JPH11163072A - 半導体チャージアップモニタ - Google Patents

半導体チャージアップモニタ

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JPH11163072A
JPH11163072A JP9325951A JP32595197A JPH11163072A JP H11163072 A JPH11163072 A JP H11163072A JP 9325951 A JP9325951 A JP 9325951A JP 32595197 A JP32595197 A JP 32595197A JP H11163072 A JPH11163072 A JP H11163072A
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JP
Japan
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charge
monitor
semiconductor
active region
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP9325951A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Doi
博之 土井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャージアップ量が微小であったとしても、
チャージアップ量を定量的にモニタすることができる半
導体チャージアップモニタを提供する。 【解決手段】 本発明に係る半導体チャージアップモニ
タは、第一導電型の半導体基板1内に形成された第二導
電型の不純物拡散層3の表面側には平面視方形の活性領
域4が形成され、かつ、該活性領域4上にはシリコン酸
化膜5を介したうえでシリコン窒化膜6が形成されてい
るとともに、前記活性領域4の四隅それぞれには電極端
子7が設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体チャージアッ
プモニタ、つまり、半導体製造工程において発生するチ
ャージアップ量を定量的にモニタするために用いられる
半導体チャージアップモニタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、半導体製造装置などのチャー
ジアップ量をモニタする必要がある場合には、EEPR
OM( electrically erasable and programmable RO
M)を半導体チャージアップモニタとして利用すること
が行われている。そして、この際におけるEEPROM
は、図5の断面図で要部構成を示すように、P型シリコ
ンからなる半導体基板21と、フィールド酸化膜22
と、ゲート酸化膜23と、トンネル酸化膜24と、フロ
ーティングゲート25と、層間絶縁膜26と、コントロ
ールゲート27と、N型不純物が注入されたソース拡散
層28及びドレイン拡散層29とを具備したものとなっ
ている。
【0003】すなわち、チャージアップ量をモニタしよ
うとする半導体製造装置などに対してはEEPROMが
投入されることになり、このEEPROMがチャージア
ップを受けると、チャージアップによる電圧が半導体基
板21とコントロールゲート27との間に印加される。
そして、チャージアップによる電圧が印加されると、電
圧印加に伴って発生した電荷がトンネル酸化膜24を通
ってフローティングゲート25に注入または排出される
ことになり、電荷の注入または排出に伴ってEEPRO
Mのしきい値電圧が変動するので、このEEPROMに
おけるしきい値電圧の変動を検出することによって半導
体製造装置などのチャージアップ量が見積もられること
になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、EEP
ROMを利用してチャージアップ量をモニタする場合、
ある一定量の電圧が半導体基板21とコントロールゲー
ト27との間に印加されない限りはチャージアップの有
無を検出することができず、また、トンネル酸化膜24
を通ってフローティングゲート25に注入または排出さ
れる電荷量がある程度大きくなければ、チャージアップ
量を定量的に検出することができないのが現状である。
【0005】本発明は、このような現状に鑑みて創案さ
れたものであり、半導体製造工程において発生するチャ
ージアップ量が微小であったとしても、チャージアップ
量を定量的にモニタできる構成とされた半導体チャージ
アップモニタの提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
半導体チャージアップモニタは、第一導電型の半導体基
板内に形成された第二導電型の不純物拡散層の表面側に
は平面視方形状の活性領域が形成されており、かつ、こ
の活性領域上にはシリコン酸化膜を介したうえでシリコ
ン窒化膜が形成されているとともに、前記活性領域の四
隅それぞれには電極端子が設けられていることを特徴と
するものである。
【0007】そして、本発明の請求項2に係る半導体チ
ャージアップモニタは、請求項1に記載したものであっ
て、シリコン窒化膜上にはポリシリコン膜が形成されて
いることを特徴とする。また、本発明の請求項3に係る
半導体チャージアップモニタは、請求項1に記載したも
のであり、シリコン窒化膜上には少なくとも層間絶縁膜
を介したうえで金属遮光膜が形成されていることを特徴
としている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0009】(実施の形態1)図1は実施の形態1に係
る半導体チャージアップモニタの要部構成を示す平面図
であり、図2は図1中のA−A線に沿って切断された半
導体チャージアップモニタの要部構成を示す断面図であ
る。
【0010】本実施の形態に係る半導体チャージアップ
モニタは、N型シリコンからなる半導体基板1と、フィ
ールド酸化膜2と、半導体基板1内に形成されたP型の
不純物拡散層3と、不純物拡散層3の表面側に対して形
成された平面視方形状の活性領域4と、活性領域4を全
面的に覆って形成されたシリコン酸化膜5と、このシリ
コン酸化膜5を介したうえで活性領域4上に形成された
シリコン窒化膜6と、活性領域4の四隅それぞれに設け
られた電極端子7とを具備している。そして、この際に
おける不純物拡散層3の不純物濃度は1×1017〜1×
1019cm-3である一方、シリコン酸化膜5は膜厚が5
〜20nmの熱酸化膜であり、シリコン窒化膜6は膜厚
が20〜50nmの減圧CVD膜であることになってい
る。
【0011】ところで、本実施の形態では半導体基板1
がN型であるとし、不純物拡散層3がP型であるとして
いるが、このような構成に限定されることはないのであ
り、例えば、半導体基板1がP型であって不純物拡散層
3がN型であってもよいことは勿論である。すなわち、
この半導体チャージアップモニタは、第一導電型の半導
体基板1内に形成された第二導電型の不純物拡散層3の
表面側には平面視方形状の活性領域4が形成され、か
つ、この活性領域4上にはシリコン酸化膜5を介したう
えでシリコン窒化膜6が形成されているとともに、活性
領域4の四隅それぞれには電極端子7が設けられている
ことを特徴とするものである。
【0012】つぎに、実施の形態1に係る半導体チャー
ジアップモニタの動作及び作用を、図1及び図2に基づ
いて説明する。本実施の形態に係る半導体チャージアッ
プモニタはチャージアップ量をモニタしようとする半導
体製造装置などに対して投入されることになり、投入さ
れた半導体チャージアップモニタがチャージアップを受
けた場合には、シリコン酸化膜5とシリコン窒化膜6と
の界面に電荷がトラップされることになる。そして、シ
リコン酸化膜5とシリコン窒化膜6との界面に電荷がト
ラップされると、その影響によって不純物拡散層3の表
面電位が変化することになり、かつ、この不純物拡散層
3のシート抵抗が変化することになる。
【0013】そこで、活性領域4の四隅それぞれに設け
られた電極端子7を利用することにより、半導体製造装
置などに対する投入前の半導体チャージアップモニタに
おける不純物拡散層3のシート抵抗を測定しておき、さ
らに、投入後の半導体チャージアップモニタにおける不
純物拡散層3のシート抵抗を測定したうえ、投入前後の
シート抵抗同士を互いに比較してみると、シリコン酸化
膜5とシリコン窒化膜6との界面にトラップされた電荷
の変化量を見積もることができる。そして、このような
電荷の変化量はチャージアップ量が微小であったとして
も十分に見積もり得るため、半導体製造工程において発
生するチャージアップ量が微小である場合にも、本実施
の形態に係る半導体チャージアップモニタでもってチャ
ージアップ量を定量的にモニタすることが可能となる。
【0014】なお、この際、不純物拡散層3の不純物濃
度が薄ければ薄いほど、また、シリコン酸化膜5の膜厚
が薄ければ薄いほど、シート抵抗は大きく変化すること
になる。そして、以上のような構成とされた半導体チャ
ージアップモニタでは、水素シンター処理によって不純
物拡散層3のシート抵抗を初期化できるので、何度でも
繰り返して使用することが可能となる。さらにまた、本
実施の形態に係る半導体チャージアップモニタにおいて
は、紫外線照射によって不純物拡散層3の表面で発生し
た電荷がシリコン酸化膜5とシリコン窒化膜6の界面に
トラップされるので、このような現象を利用した紫外線
照射モニタとしての使用も可能である。
【0015】ところで、実施の形態1に係る半導体チャ
ージアップモニタでは、不純物拡散層3内の活性領域4
上にシリコン酸化膜5を介したうえでシリコン窒化膜6
を形成するとしているが、このような構成に代えて実施
の形態2及び実施の形態3で示すような構成を採用する
ことも可能であり、以下、実施の形態2及び実施の形態
3を説明する。
【0016】(実施の形態2)図3は実施の形態2に係
る半導体チャージアップモニタの要部構成を示す断面図
であるが、実施の形態2に係る半導体チャージアップモ
ニタの全体構成は実施の形態1と基本的に異ならないの
で、図3において図1及び図2と互いに同一となる部分
については同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略
する。
【0017】本実施の形態に係る半導体チャージアップ
モニタは、P型の半導体基板1内に形成されたN型の不
純物拡散層3の表面側には平面視方形状の活性領域4が
形成され、かつ、この活性領域4上にはシリコン酸化膜
5を介したうえでシリコン窒化膜6が形成されていると
ともに、活性領域4の四隅それぞれには電極端子7が設
けられたものであり、シリコン窒化膜6上にはポリシリ
コン膜11が形成されている。なお、この際におけるポ
リシリコン膜11は、リンが1×1020cm-3以上ドー
ピングされて膜厚が150〜400nmとなった減圧C
VD膜である。
【0018】そして、本実施の形態に係る半導体チャー
ジアップモニタもチャージアップ量をモニタしようとす
る半導体製造装置などに対して投入されることになり、
半導体チャージアップモニタがチャージアップを受ける
と、シリコン酸化膜5とシリコン窒化膜6との界面に電
荷がトラップされることになる。そこで、実施の形態1
と同様、活性領域4の四隅それぞれに設けられた電極端
子7を利用することによって不純物拡散層3のシート抵
抗を測定すれば、シリコン酸化膜5とシリコン窒化膜6
との界面にトラップされた電荷の変化量を見積もり得る
ことになり、半導体製造工程において発生するチャージ
アップ量が微小である場合にもチャージアップ量を定量
的にモニタすることが可能となる。
【0019】さらにまた、本実施の形態に係る半導体チ
ャージアップモニタにおいては、シリコン窒化膜6上に
ポリシリコン膜11を形成しているので、不純物拡散層
3のシート抵抗を測定する際におけるポリシリコン膜1
1の電位を外部から固定することが可能となる。そし
て、シート抵抗測定時におけるポリシリコン膜11の電
位を外部から固定しておいた場合には、不純物拡散層3
のシート抵抗を安定的に測定し得ることとなり、より一
層安定した状態下でチャージアップ量を定量的にモニタ
できることになる。
【0020】(実施の形態3)図4は実施の形態3に係
る半導体チャージアップモニタの要部構成を示す断面図
であるが、実施の形態3に係る半導体チャージアップモ
ニタの全体構成は実施の形態1及び実施の形態2と基本
的に異ならないので、図4において図1ないし図3と互
いに同一となる部分については同一符号を付し、ここで
の詳しい説明は省略する。
【0021】本実施の形態に係る半導体チャージアップ
モニタは、P型の半導体基板1内に形成されたN型の不
純物拡散層3の表面側には平面視方形状の活性領域4が
形成され、かつ、この活性領域4上にはシリコン酸化膜
5を介したうえでシリコン窒化膜6が形成されていると
ともに、活性領域4の四隅それぞれには電極端子7が設
けられたものであり、シリコン窒化膜6上には少なくと
も所定膜厚の層間絶縁膜15を介したうえでアルミニウ
ムやタングステンからなる金属遮光膜16が形成されて
いる。なお、この金属遮光膜16は、活性領域4に対し
て外部から紫外線などが入射することを阻止するために
設けられたものである。
【0022】そして、この半導体チャージアップモニタ
によっても、実施の形態1及び実施の形態2と同様の手
順でもってシリコン酸化膜5とシリコン窒化膜6との界
面にトラップされた電荷の変化量を見積もることができ
ることになり、半導体製造工程において発生するチャー
ジアップ量が微小である場合にもチャージアップ量を定
量的にモニタすることが可能となる。さらにまた、本実
施の形態に係る半導体チャージアップモニタでは、不純
物拡散層3の表面側に形成されて四隅それぞれに電極端
子7が設けられた活性領域4に対して紫外線などが入射
することを阻止するための金属遮光膜16が設けられて
いるので、外部から入射する紫外線などの光線による影
響を受けずにチャージアップに伴う電荷の変化量だけを
精度よく測定し得るという利点が確保される。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
に係る半導体チャージアップモニタによれば、平面視方
形状として不純物拡散層の表面側に形成された活性領域
の四隅それぞれに設けられた電極端子を利用することに
よって不純物拡散層のシート抵抗を測定することが可能
となるので、活性領域上に形成されたシリコン酸化膜と
シリコン窒化膜との界面にトラップされる電荷の変化量
を見積もり得ることになり、半導体製造工程において発
生するチャージアップ量が微小であっても、チャージア
ップ量を定量的にモニタすることができるという効果が
得られる。
【0024】そして、請求項2に係る半導体チャージア
ップモニタによれば、シリコン窒化膜上に形成されたポ
リシリコン膜の電位を外部から固定することにより、不
純物拡散層のシート抵抗を安定的に測定し得ることにな
る。また、請求項3に係る半導体チャージアップモニタ
によれば、シリコン窒化膜上に形成された金属遮光膜で
もって活性領域に対する光線の入射が阻止されるので、
チャージアップに伴う電荷の変化量だけを精度よく測定
できることになり、不純物拡散層のシート抵抗をより一
層安定的に測定し得るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1に係る半導体チャージアップモニ
タの要部構成を示す平面図である。
【図2】図1中のA−A線に沿って切断された半導体チ
ャージアップモニタの要部構成を示す断面図である。
【図3】実施の形態2に係る半導体チャージアップモニ
タの要部構成を示す断面図である。
【図4】実施の形態3に係る半導体チャージアップモニ
タの要部構成を示す断面図である。
【図5】従来の形態に係るEEPROMの要部構成を示
す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 3 不純物拡散層 4 活性領域 5 シリコン酸化膜 6 シリコン窒化膜 7 電極端子 11 ポリシリコン膜 15 層間絶縁膜 16 金属遮光膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/792

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一導電型の半導体基板内に形成された
    第二導電型の不純物拡散層の表面側には平面視方形状の
    活性領域が形成され、かつ、該活性領域上にはシリコン
    酸化膜を介したうえでシリコン窒化膜が形成されている
    とともに、前記活性領域の四隅それぞれには電極端子が
    設けられていることを特徴とする半導体チャージアップ
    モニタ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した半導体チャージアッ
    プモニタであって、 シリコン窒化膜上にはポリシリコン膜が形成されている
    ことを特徴とする半導体チャージアップモニタ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載した半導体チャージアッ
    プモニタであって、 シリコン窒化膜上には少なくとも層間絶縁膜を介したう
    えで金属遮光膜が形成されていることを特徴とする半導
    体チャージアップモニタ。
JP9325951A 1997-11-27 1997-11-27 半導体チャージアップモニタ Pending JPH11163072A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7453116B2 (en) 2002-12-06 2008-11-18 Spansion Llc Semiconductor memory device and method of fabricating the same
JP2012004428A (ja) * 2010-06-18 2012-01-05 Mitsubishi Electric Corp パワー半導体素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7453116B2 (en) 2002-12-06 2008-11-18 Spansion Llc Semiconductor memory device and method of fabricating the same
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