JPH11163069A - Functional element for measuring flatness of interlayer film and method for evaluating flatness of interlayer film - Google Patents

Functional element for measuring flatness of interlayer film and method for evaluating flatness of interlayer film

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JPH11163069A
JPH11163069A JP32854597A JP32854597A JPH11163069A JP H11163069 A JPH11163069 A JP H11163069A JP 32854597 A JP32854597 A JP 32854597A JP 32854597 A JP32854597 A JP 32854597A JP H11163069 A JPH11163069 A JP H11163069A
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flatness
wiring pattern
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interlayer insulating
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for evaluate the flatness of an interlayer insulation film accurately and conveniently while eliminating the effect of etching conditions or other parameters. SOLUTION: A lower layer wiring pattern 1 comprising two or more lower layer wiring films having wiring width and wiring interval similar to those of a semiconductor device, as a product, is formed on a water and covered through an interlayer insulation film with an upper layer wiring pattern 3 thus fabricating a functional element for measuring the flatness of the interlayer insulation film. Flatness of the interlayer insulation film in a semiconductor device is evaluated by measuring capacitance of the functional element for measuring the flatness of the interlayer insulation film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスの形
状評価方法に関し、特に上下配線層間絶縁膜の平坦性を
評価する方法に関する。
The present invention relates to a method for evaluating the shape of a semiconductor device, and more particularly to a method for evaluating the flatness of an upper and lower wiring interlayer insulating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、層間絶縁膜の平坦性を評価する方
法として、 SEMによる断面形状確認による方法が一
般的に用いられている。しかしこの方法はウエハーを破
壊する必要があるため、評価に時間がかかること、評価
できる部分が小さな領域に限られてしまうこと、製品ウ
エハーを使用する場合は製品として出荷できないこと等
の問題がある。そこで非破壊で容易に層間絶縁膜の平坦
性を評価する方法が望まれていた。
2. Description of the Related Art At present, as a method of evaluating the flatness of an interlayer insulating film, a method of confirming a cross-sectional shape by SEM is generally used. However, this method requires the destruction of the wafer, so that it takes a long time to evaluate, the portion that can be evaluated is limited to a small area, and when a product wafer is used, it cannot be shipped as a product. . Therefore, a method of easily evaluating the flatness of the interlayer insulating film without destruction has been desired.

【0003】このように非破壊で平坦性を評価する方法
として、特開平1−265532号公報には以下のよう
な評価方法が開示されている。まず種々のスペース寸法
を有する下地ポリシリコンパターンの上に層間絶縁膜を
形成し、その上に下地ポリシリコンパターンを横切るよ
うにメタル配線パターンを形成する。メタル配線パター
ンにはパッドが接続されており、パッド間に電流を流し
て配線パターンの導通測定をすることにより層間絶縁膜
の平坦性(フローアングル)をモニターする方法が提案
されている。
As a method for non-destructively evaluating flatness, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1-265532 discloses the following evaluation method. First, an interlayer insulating film is formed on a base polysilicon pattern having various space dimensions, and a metal wiring pattern is formed thereon so as to cross the base polysilicon pattern. Pads are connected to the metal wiring patterns, and a method of monitoring the flatness (flow angle) of an interlayer insulating film by flowing a current between the pads and measuring the conduction of the wiring patterns has been proposed.

【0004】また特開平5−175304号公報には、
段差パターン上に形成されている層間絶縁膜上、及び下
方に段差パターンが形成されていない層間絶縁膜上にそ
れぞれ等しい長さを有する配線抵抗測定用パターンを形
成し、それぞれの配線抵抗測定用パターンの配線抵抗値
を測定して、その両者の測定値の比を算出しその算出値
に基づいて配線層間絶縁膜の平坦性を評価する方法が提
案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-175304 discloses that
Wiring resistance measurement patterns having the same length are formed on the interlayer insulating film formed on the step pattern and on the interlayer insulating film on which the step pattern is not formed below, and the respective wiring resistance measuring patterns are formed. A method has been proposed in which the wiring resistance is measured, the ratio between the two measured values is calculated, and the flatness of the wiring interlayer insulating film is evaluated based on the calculated value.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平1−
265532号公報に記載の評価方法は、配線間の短絡
により層間絶縁膜のフローアングルを評価するものであ
るため、配線パターンを形成する場合のエッチング条件
等、層間絶縁膜の平坦性以外のパラメータの影響を受け
やすいという問題があった。例えば、配線パターンを形
成するためのエッチング量が少しでも多いと、フローア
ングルが大きい場合でも配線材料が配線間に残らず配線
間短絡を起こさないため、フローアングルが大きく配線
材料が配線間に残りやすい状態を検出しにくいことがあ
った。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Laid-Open No.
The evaluation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 265532 evaluates the flow angle of the interlayer insulating film due to a short circuit between the wirings. Therefore, parameters other than the flatness of the interlayer insulating film, such as etching conditions when forming a wiring pattern, are used. There was a problem that it was easily affected. For example, if the amount of etching for forming the wiring pattern is a little, even if the flow angle is large, the wiring material does not remain between the wirings and does not cause a short circuit between the wirings, so the flow angle is large and the wiring material remains between the wirings. It was sometimes difficult to detect the easy state.

【0006】また特開平5−175304号公報に記載
の評価方法は、抵抗値による平坦性の評価が必ずしも容
易ではない点で改善の余地を有していた。その理由は、
下地の段差と配線パターンが直交しているため、層間絶
縁膜の平坦性が悪い場合でも配線バターンの幅は大きく
変わらず、従って抵抗値も差が分かるほど変化しないか
らである。
The evaluation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-175304 has room for improvement in that it is not always easy to evaluate flatness by a resistance value. The reason is,
This is because the width of the wiring pattern does not change significantly even when the flatness of the interlayer insulating film is poor because the step of the base and the wiring pattern are orthogonal to each other, and the resistance value does not change to the extent that the difference can be recognized.

【0007】本発明は、前述の従来技術の問題点を解決
し層間絶縁膜の平坦性を、それ以外のパラメータの影響
を受けにくく、平坦性の差を電気的に明確に評価する方
法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and provides a method for evaluating the flatness of an interlayer insulating film, which is hardly affected by other parameters, and for electrically clearly evaluating the difference in flatness. The purpose is to do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明によれば、上層配線、下層配線およびこれらに挟まれ
た層間絶縁膜を有する半導体デバイスの前記層間絶縁膜
の平坦性を評価する素子であって、前記下層配線と同様
の配線幅および配線間隔で形成された二以上の下層配線
からなる下層配線パターンと、該下層配線パターン上に
形成された層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に、前記下層
配線パターンを覆うように形成された上層配線パターン
とを有することを特徴とする層間膜平坦性測定機能素子
が提供される。このような下層配線パターンにすること
により、層間絶縁膜のフローアングルが大きい場合、す
なわち平坦性が不良である場合には上層の配線パターン
が下層の2本の配線パターンの間で大きく下方に下が
り、下層の配線パターンに近づく。これにより上下層間
の静電容量が変化するため、静電容量を測定することに
より層間絶縁膜のフロー形状の良し悪しが評価できる。
According to the present invention, there is provided an element for evaluating the flatness of an interlayer insulating film of a semiconductor device having an upper wiring, a lower wiring, and an interlayer insulating film sandwiched therebetween. A lower wiring pattern comprising two or more lower wirings formed with the same wiring width and wiring interval as the lower wiring, an interlayer insulating film formed on the lower wiring pattern, And an upper layer wiring pattern formed so as to cover the lower layer wiring pattern. By using such a lower wiring pattern, when the flow angle of the interlayer insulating film is large, that is, when the flatness is poor, the upper wiring pattern is greatly lowered between the two lower wiring patterns. , Approaching the underlying wiring pattern. As a result, the capacitance between the upper and lower layers changes, and by measuring the capacitance, the quality of the flow shape of the interlayer insulating film can be evaluated.

【0009】ここで、層間膜平坦性測定機能素子の下層
配線パターン、上層配線パターン、層間絶縁膜は、いず
れも製品となる半導体デバイスと同様の成膜条件、設計
寸法にて作製され、好ましくは、製品となる半導体デバ
イスと同時に作製される。すなわち、製品と同一ウエハ
上に作製されることが好ましく、製品と同一チップ上に
作製されることがさらに好ましい。これにより、層間膜
平坦性測定機能素子の層間絶縁膜の平坦性を測定するこ
とにより製品となる半導体デバイスの層間絶縁膜の平坦
性を正確に評価できることとなる。
Here, the lower wiring pattern, the upper wiring pattern, and the interlayer insulating film of the interlayer film flatness measuring function element are all manufactured under the same film forming conditions and design dimensions as the semiconductor device as a product, and are preferably formed. It is manufactured simultaneously with a semiconductor device to be a product. That is, it is preferably manufactured on the same wafer as the product, and more preferably on the same chip as the product. As a result, the flatness of the interlayer insulating film of the semiconductor device as a product can be accurately evaluated by measuring the flatness of the interlayer insulating film of the interlayer film flatness measuring function element.

【0010】上記層間膜平坦性測定機能素子は、前記下
層配線パターンが、2種以上の配線間隔および/または
2種以上の配線幅で形成されることが望ましい。半導体
デバイスは通常、多様な配線幅、配線間隔を有する下層
配線パターンを備える。したがって本発明の層間膜平坦
性測定機能素子に形成される下層配線パターンも、2種
以上の配線間隔および配線幅で形成することにより評価
結果の信頼性を向上させることができるからである。
In the interlayer film flatness measuring function element, it is preferable that the lower layer wiring pattern is formed with two or more kinds of wiring intervals and / or two or more kinds of wiring widths. A semiconductor device usually includes a lower wiring pattern having various wiring widths and wiring intervals. Therefore, the reliability of the evaluation result can be improved by forming the lower layer wiring pattern formed in the interlayer film flatness measuring function element of the present invention with two or more kinds of wiring intervals and wiring widths.

【0011】また上記層間膜平坦性測定機能素子におい
て、前記下層配線パターンが、所定の配線間隔および配
線幅で形成された一対の下層配線からなることが好まし
い。このような構成とすることにより簡便で的確評価が
可能となる。さらに、配線間隔および/または配線幅の
異なる複数の上記下層配線パターンを有する構成とする
ことが好ましい。すなわち、一対の下層配線からなる上
記下層配線パターンを複数具備し、それぞれが異なる配
線間隔および/または配線幅を有する構成とすることが
好ましい。これにより、評価結果の信頼性をさらに向上
させることができるからである。
In the above-mentioned interlayer film flatness measuring function element, it is preferable that the lower layer wiring pattern comprises a pair of lower layer wirings formed at a predetermined wiring interval and a predetermined wiring width. With such a configuration, simple and accurate evaluation becomes possible. Further, it is preferable to have a configuration having a plurality of the lower wiring patterns having different wiring intervals and / or wiring widths. That is, it is preferable that a plurality of the lower wiring patterns including a pair of lower wirings are provided, each having a different wiring interval and / or wiring width. Thereby, the reliability of the evaluation result can be further improved.

【0012】また本発明によれば、上層配線、下層配線
およびこれらに挟まれた層間絶縁膜を有する半導体デバ
イスの前記層間絶縁膜の平坦性を評価する層間膜平坦性
評価方法において、ウエハ上に、前記下層配線と同様の
配線幅および配線間隔を有する二以上の下層配線からな
る下層配線パターンを形成し、該下層配線パターン上に
層間絶縁膜を形成した後、該層間絶縁膜上に、前記下層
配線パターンを覆うように上層配線パターンを形成して
層間膜平坦性測定機能素子を作製し、該層間膜平坦性測
定機能素子の静電容量を測定することで前記半導体デバ
イスの前記層間絶縁膜の平坦性を評価することを特徴と
する層間膜平坦性評価方法が提供される。
According to the present invention, there is provided an interlayer film flatness evaluation method for evaluating the flatness of an interlayer insulating film of a semiconductor device having an upper wiring, a lower wiring and an interlayer insulating film sandwiched between the upper wiring and the lower wiring. Forming a lower wiring pattern composed of two or more lower wirings having the same wiring width and wiring interval as the lower wiring, forming an interlayer insulating film on the lower wiring pattern, and then forming An upper layer wiring pattern is formed so as to cover the lower layer wiring pattern to produce an interlayer film flatness measuring function element, and the capacitance of the interlayer film flatness measuring function element is measured to thereby form the interlayer insulating film of the semiconductor device. The present invention provides an interlayer film flatness evaluation method characterized by evaluating the flatness of an interlayer.

【0013】上記層間膜平坦性評価方法において、前記
下層配線パターンを、2種以上の配線間隔および/また
は配線幅で形成することが好ましい。評価結果の信頼性
を向上させることができるからである。
In the above-mentioned method for evaluating the flatness of an interlayer film, it is preferable that the lower wiring pattern is formed with two or more kinds of wiring intervals and / or wiring widths. This is because the reliability of the evaluation result can be improved.

【0014】また上記層間膜平坦性評価方法において、
前記下層配線パターンが、所定の配線間隔および配線幅
で形成された一対の下層配線からなるものであることが
好ましい。簡便で的確な評価が可能となるからである。
さらに、前記一対の下層配線からなる前記下層配線パタ
ーンを、配線間隔および/または配線幅がそれぞれ異な
るように複数形成することが望ましい。これにより、評
価結果の信頼性をさらに向上させることができるからで
ある。
In the above method for evaluating interlayer flatness,
It is preferable that the lower wiring pattern is formed of a pair of lower wirings formed at a predetermined wiring interval and a predetermined wiring width. This is because simple and accurate evaluation can be performed.
Further, it is preferable that a plurality of the lower wiring patterns composed of the pair of lower wirings are formed so as to have different wiring intervals and / or wiring widths. Thereby, the reliability of the evaluation result can be further improved.

【0015】また本発明によれば、前記下層配線パター
ンを2種以上の配線間隔および配線幅で形成した場合の
上記層間膜平坦性評価方法において、ウエハ上に前記下
層配線と同様の配線幅、配線間隔で形成された単一の下
層配線からなる下層配線パターンを形成した後、前記層
間膜平坦性測定機能素子と同様の条件で層間絶縁膜およ
び上層配線パターンを形成してレファレンス用素子を作
製し、該レファレンス用素子の静電容量と層間膜平坦性
測定機能素子の静電容量とを比較することにより前記半
導体デバイスの前記層間絶縁膜の平坦性を評価すること
を特徴とする層間膜平坦性評価方法が提供される。この
ようにレファレンス用素子の静電容量と比較することに
より、エッチング条件等の影響を排除し、より正確な評
価を行うことができる。なお、レファレンス用素子と層
間膜平坦性測定機能素子とは、下層配線の単複が異なる
以外は同一の成膜条件、設計寸法で作製される。また、
これらは同時に作製されることが好ましい。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned interlayer film flatness evaluation method in which the lower wiring pattern is formed with two or more types of wiring intervals and wiring widths, the same wiring width and lower wiring width as those of the lower wiring are formed on a wafer. After forming a lower layer wiring pattern consisting of a single lower layer wiring formed at a wiring interval, an interlayer insulating film and an upper layer wiring pattern are formed under the same conditions as the above-mentioned interlayer film flatness measuring function element to produce a reference element. Evaluating the flatness of the interlayer insulating film of the semiconductor device by comparing the capacitance of the reference element and the capacitance of the interlayer film flatness measuring function element. A sex evaluation method is provided. As described above, by comparing with the capacitance of the reference element, the influence of the etching conditions and the like can be eliminated, and more accurate evaluation can be performed. It should be noted that the reference element and the interlayer film flatness measuring function element are manufactured under the same film forming conditions and design dimensions except that the single or multiple lower layer wiring is different. Also,
These are preferably produced simultaneously.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、
本発明の最良の実施の形態は下層配線パターンは金属ま
たは半導体或いはこれらの積層材料で形成される。金属
材料としては、アルミまたはシリコン、銅等の不純物を
含んだアルミ合金などの製品パターンで使用される材料
を用いる。半導体或いは半導体と金属の積層材料として
はポリシリコン、不純物をドープしたポリシリコン、ま
たはこれらの半導体材料の上にタングステン等の金属材
料を積層にしたもの等製品パターンで使用する材料を用
いる。また、配線幅、配線間隔は、製品となる半導体デ
バイスと同様の設計とする。例えば配線幅0・3〜1.
0μmで、配線間隔は0.1〜2.0μmとする。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG.
In the preferred embodiment of the present invention, the lower wiring pattern is formed of a metal, a semiconductor, or a laminated material thereof. As the metal material, a material used in a product pattern such as aluminum or an aluminum alloy containing impurities such as silicon and copper is used. As a semiconductor or a stacked material of a semiconductor and a metal, a material used in a product pattern such as polysilicon, polysilicon doped with impurities, or a stacked metal material such as tungsten on these semiconductor materials is used. Further, the wiring width and the wiring interval are designed to be the same as those of the semiconductor device as a product. For example, a wiring width of 0.3 to 1.
0 μm, and the wiring interval is 0.1 to 2.0 μm.

【0017】層間絶縁膜は酸化膜、窒化膜、BPSG
等、製品となる半導体デバイスで使用する材料を用い
る。また、上層配線パターンは下層配線パターンと同様
に製品で使用するものと同じ材料を用いる。
The interlayer insulating film is an oxide film, a nitride film, BPSG
For example, a material used for a semiconductor device to be a product is used. The upper layer wiring pattern uses the same material as that used in the product similarly to the lower layer wiring pattern.

【0018】上層配線パターンは所定の配線幅、配線間
隔で形成された下層配線パターンを覆うように形成し、
層間膜平坦性測定機能素子の容量を正確に測定できるよ
うにする。
The upper wiring pattern is formed so as to cover the lower wiring pattern formed with a predetermined wiring width and a predetermined wiring interval.
It is possible to accurately measure the capacitance of an interlayer film flatness measuring function element.

【0019】次に本発明の実施の形態の動作について図
1と図2を参照して詳細に説明する。以下半導体デバイ
ス製品を形成するのと同時に、同じチップ上に評価用の
パターンを形成する。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Hereinafter, a pattern for evaluation is formed on the same chip simultaneously with the formation of the semiconductor device product.

【0020】下層配線パターン1を形成した後、その上
に層間絶縁膜2を形成する。次に図2に示すように上層
配線パターンで形成する静電容量測定用パッド6を接続
するための層聞絶縁膜のホール7を下層配線パターンの
静電容量測定用パッド5の上に開口する。
After the lower wiring pattern 1 is formed, an interlayer insulating film 2 is formed thereon. Next, as shown in FIG. 2, a hole 7 in the insulating film for connecting the capacitance measuring pad 6 formed in the upper wiring pattern is opened on the capacitance measuring pad 5 in the lower wiring pattern. .

【0021】次に上層配線パターン3を2本の下層配線
パターンをまたぐように形成する。この時同時に下層配
線パターンの静電容量測定用パッド5の直上にも層間絶
縁膜の上下層配線接続用ホール7を通して下層配線パタ
ーンと接続するための上層配線パターンのパッド6’を
形成する。
Next, the upper wiring pattern 3 is formed so as to straddle the two lower wiring patterns. At this time, a pad 6 ′ of the upper wiring pattern for connecting to the lower wiring pattern is formed directly above the capacitance measuring pad 5 of the lower wiring pattern through the upper and lower wiring connection holes 7 of the interlayer insulating film.

【0022】最後に上層配線バターンのパッド6と6’
を電極として使用し、下層配線パターン1と上層配線パ
ターン3に挟まれている層間絶縁膜2の静電容量を測定
し、同様な方法で下層配線パターンを単一として作成し
たレファレンス用素子の静電容量との比較により層間絶
縁膜の平坦性を評価する。
Finally, pads 6 and 6 'of the upper wiring pattern
Is used as an electrode, the capacitance of the interlayer insulating film 2 sandwiched between the lower wiring pattern 1 and the upper wiring pattern 3 is measured, and the static electricity of the reference element formed as a single lower wiring pattern by the same method. The flatness of the interlayer insulating film is evaluated by comparing with the capacitance.

【0023】[0023]

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0024】本実施例においては、図3に示すように、
銅含有アルミを配線材料として使用し、0.5μm、
l.0μm、1.5μmの間隔で配線幅0.5μm、配
線長100μmの下層配線パターン1を製品パターン形
成時に同時に形成する。
In this embodiment, as shown in FIG.
Use copper-containing aluminum as wiring material, 0.5μm,
l. A lower wiring pattern 1 having a wiring width of 0.5 μm and a wiring length of 100 μm is formed simultaneously with a product pattern at intervals of 0 μm and 1.5 μm.

【0025】次に酸化膜、窒化膜、BPSG等の層間絶
録膜を5000Å成長し、熱処理によりフローを行った
後、下地配線パターンの静電容量測定用パッド5の上に
上下層配線接続用ホール7を開口する。次に下層配線材
料と同じ配線材料アルミで2本の下層配線パターンをま
たぐように配線幅をそれぞれ1.5μm、2.0μm、
2.5μmとして上層配線パターンを形成する。
Next, an interlayer insulating film such as an oxide film, a nitride film, a BPSG, etc. is grown to a thickness of 5000.degree. And a flow is performed by heat treatment. The hole 7 is opened. Next, the wiring width is 1.5 μm, 2.0 μm, respectively, so as to straddle the two lower wiring patterns using the same wiring material aluminum as the lower wiring material.
An upper wiring pattern is formed with a thickness of 2.5 μm.

【0026】上層配線パターンには配線パターンに直接
接続されている静電容量測定用パッド6と下層配線パタ
ーンの静電容量測定用パッド5の直上には上層配線パタ
ーンの静電容量測定用パッド6’が配置されている。パ
ッド6’は上下配線接続用ホール7を通して下地配線パ
ターンのパッド5と接続されている。パッドの大きさは
20×20μmである。
In the upper wiring pattern, the capacitance measuring pad 6 directly connected to the wiring pattern and the capacitance measuring pad 6 in the upper wiring pattern are provided immediately above the capacitance measuring pad 5 in the lower wiring pattern. 'Is located. The pad 6 ′ is connected to the pad 5 of the underlying wiring pattern through the upper and lower wiring connection holes 7. The size of the pad is 20 × 20 μm.

【0027】次に上層のアルミ配線パターンの上に窒化
膜、ポリイミド等の保護膜を形成し、上層配線パターン
のパッド6,6’上にはホールを空けておく。
Next, a protective film such as a nitride film or polyimide is formed on the upper aluminum wiring pattern, and holes are formed on the pads 6 and 6 'of the upper wiring pattern.

【0028】以上のようにして作製した層間膜平坦性測
定機能素子の静電容量は上層配線パターンのパッド6と
6’に探針を接触させることにより測定する。この測定
値をレファレンス用素子の静電容量測定値を基準値とし
て双方を比較し層間膜平坦性を評価する。レファレンス
用素子は、配線幅0.5μmの単一の下層配線からなる
下層配線パターンおよび配線幅0.5μmの単一の上層
配線からなる上層配線パターンを備えたものとする。こ
のようにレファレンス用素子を用いることにより層間絶
縁膜の膜厚による静電容量値への影響を除去することが
できる。層間絶縁膜の平坦性が悪い場合は、2本の下層
配線間で上層配線が下方にさがり、これにより下層の配
線パターンと接近するため上下層の配線が単一の場合に
比べて静電容量が大きくなり、平坦性が悪いことを電気
的に検出できる(図1)。
The capacitance of the interlayer film flatness measuring function element manufactured as described above is measured by bringing a probe into contact with the pads 6 and 6 'of the upper wiring pattern. The measured value is compared with the measured value of the capacitance of the reference element as a reference value to evaluate the interlayer film flatness. The reference element is provided with a lower wiring pattern composed of a single lower wiring having a wiring width of 0.5 μm and an upper wiring pattern composed of a single upper wiring having a wiring width of 0.5 μm. By using the reference element as described above, the influence on the capacitance value due to the thickness of the interlayer insulating film can be removed. When the flatness of the interlayer insulating film is poor, the upper wiring lowers between the two lower wirings, thereby approaching the lower wiring pattern. Becomes large, and the poor flatness can be electrically detected (FIG. 1).

【0029】本実施例では配線材料が銅含有アルミの場
合について説明したが、必要に応じ純粋のアルミ、シリ
コン入りアルミ、シリコンと銅入りアルミ、ポリシリコ
ン、不純物がドープされたポリシリコン、タングステン
等の配線材料、或いはポリシリコンや不純物がドープさ
れたポリシリコン上にタングステン等を積層したもの等
を用いることができる。
In this embodiment, the case where the wiring material is aluminum containing copper has been described, but pure aluminum, aluminum with silicon, aluminum with silicon and copper, polysilicon, polysilicon doped with impurities, tungsten, etc. Or a material obtained by stacking tungsten or the like on polysilicon or polysilicon doped with impurities can be used.

【0030】また、配線幅、配線間隔は必要に応じ設定
できる。さらに、配線長を長くして静電容量測定の精度
を向上させることもできる。
The wiring width and the wiring interval can be set as required. Further, the accuracy of capacitance measurement can be improved by increasing the wiring length.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
層間絶縁膜を挟んで上下層配線パターンを形成した平坦
性測定機能素子を使用して、静電容量を測定することに
より層間絶繚膜の平坦性を評価するため、層間絶縁膜の
平坦性を電気的に高精度かつ簡便に評価できる。
As described above, according to the present invention,
The flatness of the interlayer insulating film is evaluated by measuring the capacitance using a flatness measuring function element having upper and lower layer wiring patterns sandwiched between the interlayer insulating films to evaluate the flatness of the interlayer insulating film. It can be evaluated easily and electrically with high precision.

【0032】また下層配線パターンの配線幅、配線間隔
を数種類とすることにより、製品パターンを考慮した配
線間隔で層間絶縁膜の平坦性を測定でき、評価結果の信
頼性を高めることができる。
By setting the wiring width and the wiring interval of the lower wiring pattern to several types, the flatness of the interlayer insulating film can be measured at the wiring interval in consideration of the product pattern, and the reliability of the evaluation result can be improved.

【0033】また層間膜平坦性測定機能素子と同様の成
膜条件、設計寸法で作製されたレファレンス用素子を用
いることで、層間絶縁膜の平坦性を、配線パターンを形
成する場合のエッチング条件等の他のパラメータの影響
を受けずに測定でき、正確な評価結果を得ることができ
る。
Further, by using a reference device manufactured under the same film forming conditions and design dimensions as the interlayer film flatness measuring function element, the flatness of the interlayer insulating film can be improved, and the etching conditions for forming a wiring pattern can be improved. Can be measured without being affected by other parameters, and an accurate evaluation result can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の層間絶縁膜平坦性測定機能素子の一例
を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one example of an interlayer insulating film flatness measuring function element of the present invention.

【図2】本発明の層間絶縁膜平坦性測定機能素子の一例
を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view illustrating an example of an interlayer insulating film flatness measuring function element according to the present invention.

【図3】本発明の層間絶縁膜平坦性測定機能素子の一例
を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view illustrating an example of an interlayer insulating film flatness measuring function element according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下層配線パターン 2 層間絶縁膜 3 上層配線パターン 4 静電容量測定器 5 下層配線パターン静電容量測定用パッド 6 上層配線パターン静電容量測定用パッド 6’上層配線パターン静電容量測定用パッド 7 上下層配線接続用ホール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower wiring pattern 2 Interlayer insulating film 3 Upper wiring pattern 4 Capacitance measuring device 5 Lower wiring pattern capacitance measuring pad 6 Upper wiring pattern capacitance measuring pad 6 'Upper wiring pattern capacitance measuring pad 7 Upper and lower layer wiring connection holes

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上層配線、下層配線およびこれらに挟ま
れた層間絶縁膜を有する半導体デバイスの前記層間絶縁
膜の平坦性を、上層配線と下層配線との間の静電容量を
測定することによって評価する素子であって、前記下層
配線と同様の配線幅および配線間隔で形成された二以上
の下層配線からなる下層配線パターンと、該下層配線パ
ターン上に形成された層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上
に、前記下層配線パターンを覆うように形成された上層
配線パターンとを有することを特徴とする層間膜平坦性
測定機能素子。
The flatness of an interlayer insulating film of a semiconductor device having an upper wiring, a lower wiring and an interlayer insulating film sandwiched therebetween is determined by measuring a capacitance between the upper wiring and the lower wiring. An element to be evaluated, a lower wiring pattern comprising two or more lower wirings formed at the same wiring width and wiring interval as the lower wiring, an interlayer insulating film formed on the lower wiring pattern, An interlayer film flatness measuring function element comprising: an insulating film; and an upper wiring pattern formed so as to cover the lower wiring pattern.
【請求項2】 前記下層配線パターンが、2種以上の配
線間隔および/または2種以上の配線幅で形成されたこ
とを特徴とする請求項1に記載の層間膜平坦性測定機能
素子。
2. The interlayer film flatness measuring function element according to claim 1, wherein the lower layer wiring pattern is formed with two or more kinds of wiring intervals and / or two or more kinds of wiring widths.
【請求項3】 前記下層配線パターンが、所定の配線間
隔および配線幅で形成された一対の下層配線からなるこ
とを特徴とする請求項1に記載の層間膜平坦性測定機能
素子。
3. The device according to claim 1, wherein the lower wiring pattern comprises a pair of lower wirings formed at a predetermined wiring interval and a predetermined wiring width.
【請求項4】 前記一対の下層配線からなる前記下層配
線パターンを複数備え、該下層配線パターンがそれぞれ
異なる配線間隔および/または配線幅を有することを特
徴とする請求項3に記載の層間膜平坦性測定機能素子。
4. The interlayer film according to claim 3, wherein a plurality of the lower wiring patterns comprising the pair of lower wirings are provided, and the lower wiring patterns have different wiring intervals and / or wiring widths. Functionality measurement element.
【請求項5】 上層配線、下層配線およびこれらに挟ま
れた層間絶縁膜を有する半導体デバイスの前記層間絶縁
膜の平坦性を評価する層間膜平坦性評価方法において、
ウエハ上に、前記下層配線と同様の配線幅および配線間
隔を有する二以上の下層配線からなる下層配線パターン
を形成し、該下層配線パターン上に層間絶縁膜を形成し
た後、該層間絶縁膜上に、前記下層配線パターンを覆う
ように上層配線パターンを形成して層間膜平坦性測定機
能素子を作製し、該層間膜平坦性測定機能素子の静電容
量を測定することで前記半導体デバイスの前記層間絶縁
膜の平坦性を評価することを特徴とする層間膜平坦性評
価方法。
5. An interlayer film flatness evaluation method for evaluating the flatness of an interlayer insulating film of a semiconductor device having an upper wiring, a lower wiring and an interlayer insulating film sandwiched therebetween.
On a wafer, a lower wiring pattern composed of two or more lower wirings having the same wiring width and wiring interval as the lower wirings is formed, and an interlayer insulating film is formed on the lower wiring pattern. An upper layer wiring pattern is formed so as to cover the lower layer wiring pattern to produce an interlayer film flatness measuring function element, and the capacitance of the interlayer film flatness measuring function element is measured. An interlayer film flatness evaluation method characterized by evaluating the flatness of an interlayer insulating film.
【請求項6】 前記下層配線パターンを、2種以上の配
線間隔および/または配線幅で形成することを特徴とす
る請求項5に記載の層間膜平坦性評価方法。
6. The interlayer film flatness evaluation method according to claim 5, wherein the lower wiring pattern is formed with two or more kinds of wiring intervals and / or wiring widths.
【請求項7】 前記下層配線パターンが、所定の配線間
隔および配線幅で形成された一対の下層配線からなるこ
とを特徴とする請求項5に記載の層間膜平坦性評価方
法。
7. The method according to claim 5, wherein the lower wiring pattern comprises a pair of lower wirings formed at a predetermined wiring interval and a predetermined wiring width.
【請求項8】 前記一対の下層配線からなる前記下層配
線パターンを、配線間隔および/または配線幅がそれぞ
れ異なるように複数形成することを特徴とする請求項7
に記載の層間膜平坦性評価方法。
8. The method according to claim 7, wherein a plurality of the lower wiring patterns each including the pair of lower wirings are formed so as to have different wiring intervals and / or wiring widths.
3. The method for evaluating flatness of an interlayer film described in 1. above.
【請求項9】 ウエハ上に前記下層配線と同様の配線
幅、配線間隔で形成された単一の下層配線からなる下層
配線パターンを形成した後、前記層間膜平坦性測定機能
素子と同様の条件で層間絶縁膜および上層配線パターン
を形成してレファレンス用素子を作製し、該レファレン
ス用素子の静電容量と層間膜平坦性測定機能素子の静電
容量とを比較することにより前記半導体デバイスの前記
層間絶縁膜の平坦性を評価することを特徴とする請求項
6または8に記載の層間膜平坦性評価方法。
9. After forming a lower wiring pattern consisting of a single lower wiring formed with the same wiring width and wiring interval as the lower wiring on the wafer, the same conditions as those of the interlayer film flatness measuring function element are used. Forming an interlayer insulating film and an upper layer wiring pattern to produce a reference element, and comparing the capacitance of the reference element with the capacitance of the interlayer film flatness measuring function element, 9. The method for evaluating the flatness of an interlayer film according to claim 6, wherein the flatness of the interlayer insulating film is evaluated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110146008A (en) * 2019-05-16 2019-08-20 西安工程大学 Based on the icing parameter of interdigital capacitor sensor and the monitoring method of state

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