KR20230084752A - Test Element Group and Semiconductor Device incluindg the same - Google Patents

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KR20230084752A
KR20230084752A KR1020210172783A KR20210172783A KR20230084752A KR 20230084752 A KR20230084752 A KR 20230084752A KR 1020210172783 A KR1020210172783 A KR 1020210172783A KR 20210172783 A KR20210172783 A KR 20210172783A KR 20230084752 A KR20230084752 A KR 20230084752A
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김태형
송현승
이보영
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 테스트 소자 그룹은, 기판 상에서 제1 방향으로 연장되는 활성 영역; 상기 기판 상에서 상기 활성 영역과 교차하여 제2 방향으로 연장되는 게이트 구조물들; 상기 게이트 구조물들 상에 배치되어, 각각의 상기 게이트 구조물들의 게이트 전극층들과 접촉하는 제1 게이트 콘택 플러그; 상기 게이트 구조물들의 적어도 일측에서 상기 활성 영역 상에 배치되는 소스/드레인 영역들; 및 각각의 상기 소스/드레인 영역들 상에 배치되어, 각각의 상기 소스/드레인 영역들과 전기적으로 연결되는 소스/드레인 콘택 플러그들을 포함할 수 있다. 상기 제1 게이트 콘택 플러그는 상기 소스/드레인 콘택 플러그들과 상기 제2 방향으로 이격되어 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. A test element group according to an embodiment of the present invention may include an active region extending in a first direction on a substrate; gate structures extending in a second direction crossing the active region on the substrate; first gate contact plugs disposed on the gate structures and contacting gate electrode layers of each of the gate structures; source/drain regions disposed on the active region on at least one side of the gate structures; and source/drain contact plugs disposed on each of the source/drain regions and electrically connected to each of the source/drain regions. The first gate contact plug may extend in the first direction while being spaced apart from the source/drain contact plugs in the second direction.

Description

테스트 소자 그룹 및 이를 포함하는 반도체 소자{Test Element Group and Semiconductor Device incluindg the same}Test element group and semiconductor device including the same {Test Element Group and Semiconductor Device includg the same}

본 발명은 테스트 소자 그룹 및 이를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a test device group and a semiconductor device including the test device group.

반도체 웨이퍼를 이용하여 반도체 장치를 제조하는 공정에 있어서, 공정을 검증하기 위한 테스트 소자 그룹(Test Element Group, TEG)이 웨이퍼 상에 마련될 수 있다. 테스트 소자 그룹의 불량 검출을 통해 실제 칩의 불량이 다음 공정으로 넘어가지 않도록 함으로써, 신뢰성 불량을 사전에 차단하고 수율을 향상시킬 수 있다. 불량 발생 원인을 정확하고 빠르게 검증하기 위한 테스트 소자 그룹의 레이아웃 디자인이 다양하게 연구되고 있다. In a process of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor wafer, a test element group (TEG) for verifying a process may be provided on the wafer. Reliability defects can be prevented in advance and yield can be improved by preventing defects of actual chips from being transferred to the next process through defect detection of the test device group. Various studies have been conducted on the layout design of test element groups to accurately and quickly verify the causes of defects.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 오픈(open) 또는 쇼트(short) 등의 불량을 감지하기 위한 테스트 소자 그룹, 및 이를 포함하는 반도체 장치를 제공하는 것이다.One of the technical problems to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a test element group for detecting defects such as open or short, and a semiconductor device including the same.

예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹은, 기판 상에서 제1 방향으로 연장되는 활성 영역; 상기 기판 상에서 상기 활성 영역과 교차하여 제2 방향으로 연장되는 게이트 구조물들; 상기 게이트 구조물들 상에 배치되어, 각각의 상기 게이트 구조물들의 게이트 전극층들과 접촉하는 제1 게이트 콘택 플러그; 상기 게이트 구조물들의 적어도 일측에서 상기 활성 영역 상에 배치되는 소스/드레인 영역들; 및 각각의 상기 소스/드레인 영역들 상에 배치되어, 각각의 상기 소스/드레인 영역들과 전기적으로 연결되는 소스/드레인 콘택 플러그들을 포함할 수 있다. 상기 제1 게이트 콘택 플러그는 상기 소스/드레인 콘택 플러그들과 상기 제2 방향으로 이격되어 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다.A test element group according to example embodiments may include an active region extending in a first direction on a substrate; gate structures extending in a second direction crossing the active region on the substrate; first gate contact plugs disposed on the gate structures and contacting gate electrode layers of each of the gate structures; source/drain regions disposed on the active region on at least one side of the gate structures; and source/drain contact plugs disposed on each of the source/drain regions and electrically connected to each of the source/drain regions. The first gate contact plug may extend in the first direction while being spaced apart from the source/drain contact plugs in the second direction.

예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹은, 기판 상에서 제1 방향으로 연장되는 활성 영역; 상기 기판 상에서 상기 활성 영역과 교차하여 제2 방향으로 연장되는 제1 부분, 및 상기 기판 상에서 상기 제1 부분과 상기 제2 방향으로 이격되어 상기 제1 부분과 마주하며, 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 부분을 각각 포함하는 게이트 구조물들; 인접한 상기 게이트 구조물들의 상기 제1 부분들 사이에서 상기 활성 영역 상에 배치되는 소스/드레인 영역; 상기 소스/드레인 영역 상에 배치되어 상기 소스/드레인 영역과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 방향으로 연장되어 인접한 상기 게이트 구조물들의 상기 제2 부분들 사이에 배치되는 부분을 포함하는 소스/드레인 콘택 플러그; 및 상기 소스/드레인 콘택 플러그 및 상기 게이트 구조물들의 상기 제2 부분들 상에 배치되고, 각각의 상기 게이트 구조물들의 상기 제2 부분들의 게이트 전극층들과 접촉하는 게이트 콘택 플러그;를 포함할 수 있다.A test element group according to example embodiments may include an active region extending in a first direction on a substrate; A first portion on the substrate extending in a second direction crossing the active region, and spaced apart from the first portion in the second direction on the substrate, facing the first portion and extending in the second direction. gate structures each including a second portion; a source/drain region disposed on the active region between the first portions of adjacent gate structures; a source/drain contact plug including a portion disposed on the source/drain region, electrically connected to the source/drain region, and extending in the second direction and disposed between the second portions of adjacent gate structures. ; and a gate contact plug disposed on the source/drain contact plug and the second parts of the gate structures and contacting gate electrode layers of the second parts of each of the gate structures.

예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치는, 트랜지스터가 배치되는 집적회로 영역; 및 상기 집적회로 영역과 이웃하며, 복수의 테스트 소자 그룹들이 배치되는 더미 영역을 포함할 수 있다. 상기 복수의 테스트 소자 그룹들 각각은, 기판 상에서 제1 방향으로 연장되는 활성 영역과 교차하여 제2 방향으로 연장되는 게이트 구조물들; 및 상기 게이트 구조물들 상에 배치되어, 각각의 상기 게이트 구조물들의 게이트 전극층들과 접촉하고, 상기 제1 방향으로 연장되는 게이트 콘택 플러그를 포함하며, 전기적 신호가 인가되는 패드 영역을 포함할 수 있다.A semiconductor device according to example embodiments includes an integrated circuit region in which a transistor is disposed; and a dummy area adjacent to the integrated circuit area and in which a plurality of test element groups are disposed. Each of the plurality of test element groups may include gate structures extending in a second direction crossing an active region extending in a first direction on a substrate; and a gate contact plug disposed on the gate structures, contacting gate electrode layers of each of the gate structures, and extending in the first direction, and including a pad region to which an electrical signal is applied.

반도체 소자의 오픈 또는 쇼트를 검출하기 위한 테스트 소자 그룹의 검출 패드를 게이트 콘택 플러그 레벨에 형성함으로써, 검사 소요 시간(Test Around Time)을 줄이면서도, 하부 구조의 불량을 정확히 검출할 수 있다.By forming the detection pad of the test element group at the gate contact plug level for detecting an open or short circuit of a semiconductor element, it is possible to accurately detect a defect in a lower structure while reducing a test around time.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the process of describing specific embodiments of the present invention.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 테스트 소자 그룹을 포함하는 웨이퍼를 도시하는 레이아웃도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 테스트 소자 그룹을 도시하는 레이아웃도이다.
도 3a 및 도 3b는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹을 도시하는 단면도들이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹을 도시하는 레이아웃도이다.
도 5a 및 도 5b는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹을 도시하는 단면도들이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹을 도시하는 레이아웃도이다.
도 7a 및 도 7b는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹을 도시하는 단면도들이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹을 도시하는 레이아웃도이다.
도 9a 및 도 9b는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹을 도시하는 단면도들이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹을 도시하는 레이아웃도이다.
도 11a 내지 도 13b는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹의 제조 공정을 도시하는 단면도들이다.
1 is a layout diagram illustrating a wafer including test element groups according to an exemplary embodiment.
Fig. 2 is a layout diagram illustrating a group of test elements according to an exemplary embodiment.
3A and 3B are cross-sectional views illustrating a test element group according to exemplary embodiments.
4 is a layout diagram illustrating a test element group according to exemplary embodiments.
5A and 5B are cross-sectional views illustrating a test element group according to exemplary embodiments.
6 is a layout diagram illustrating a test element group according to exemplary embodiments.
7A and 7B are cross-sectional views illustrating a test element group according to exemplary embodiments.
Fig. 8 is a layout diagram illustrating a test element group according to exemplary embodiments.
9A and 9B are cross-sectional views illustrating a test element group according to exemplary embodiments.
Fig. 10 is a layout diagram illustrating a test element group according to exemplary embodiments.
11A to 13B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a test element group according to exemplary embodiments.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described as follows.

이하에서, "상부", "중간" 및 "하부" 등과 같은 용어는 다른 용어, 예를 들어 "제1", "제2" 및 "제3" 등의 용어로 대체되어 명세서의 구성요소들을 설명하기 위하여 사용될 수도 있다. "제1", "제2" 및 "제3"등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, "제1 구성요소"는 "제2 구성요소"로 명명될 수 있다.Hereinafter, terms such as "upper", "middle" and "lower" are replaced with other terms, such as "first", "second" and "third" to describe the components of the specification. may also be used for Terms such as "first", "second", and "third" may be used to describe various components, but the components are not limited by the above terms, and "first component" means " It may be named as "the second component".

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹을 포함하는 웨이퍼를 도시하는 레이아웃도이다.1 is a layout diagram illustrating a wafer including test device groups according to exemplary embodiments.

도 1을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치(10)는, 집적회로 칩이 형성되는 복수의 칩 영역들(11)과, 복수의 칩 영역들(11) 사이에 정의되는 분할 영역(12)을 포함할 수 있다. 복수의 칩 영역들(11)은 웨이퍼 상에서 복수의 행과 열을 따라 배열될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a semiconductor device 10 according to example embodiments includes a plurality of chip regions 11 in which an integrated circuit chip is formed and a partition region defined between the plurality of chip regions 11 . (12) may be included. A plurality of chip regions 11 may be arranged along a plurality of rows and columns on the wafer.

복수의 칩 영역들(11) 각각은 집적회로 영역 및 더미 영역을 포함할 수 있다.Each of the plurality of chip areas 11 may include an integrated circuit area and a dummy area.

집적회로 영역에는 반도체 소자들이 마련될 수 있으며, 저항, 커패시터, 트랜지스터, 다이오드 등과 같은 다양한 회로 소자들이 형성될 수 있다. 반도체 소자는, 예를 들어 메모리 셀 소자일 수 있다. 예시적인 예에서, 반도체 소자는 플래시 메모리 소자, PRAM(Phase-Change Random Access Memory) 소자, RRAM(Resistive RAM) 소자, FeRAM(Ferroelectric RAM) 소자, MRAM(Magnetic RAM) 소자, DRAM(Dynamic RAM) 소자, SRAM(Static RAM) 소자, SDRAM(Synchronous Dynamic RAM) 소자 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 반도체 소자는 로직 소자일 수 있다.Semiconductor elements may be provided in the integrated circuit area, and various circuit elements such as resistors, capacitors, transistors, and diodes may be formed. The semiconductor device may be, for example, a memory cell device. In an illustrative example, the semiconductor device may be a flash memory device, a phase-change random access memory (PRAM) device, a resistive RAM (RRAM) device, a ferroelectric RAM (FeRAM) device, a magnetic RAM (MRAM) device, or a dynamic RAM (DRAM) device. , a static RAM (SRAM) device, a synchronous dynamic RAM (SDRAM) device, or the like, but is not limited thereto. In another embodiment, the semiconductor device may be a logic device.

복수의 칩 영역들(11)의 집적회로 영역에 반도체 소자들을 형성하기 위해 복수의 반도체 공정이 진행될 수 있다. 복수의 반도체 공정 중 어느 하나라도 적절히 진행되지 않을 경우, 오픈 또는 쇼트 등과 같은 불량이 발생할 수 있으며, 이는 반도체 소자의 성능을 크게 저하시키는 주요 요인이 될 수 있다. 예를 들어, 콘택 플러그가 소스/드레인 영역에 미스얼라인(misalign)되어 랜딩(landing)하는 경우, 콘택 플러그와 소스/드레인 영역 사이에 접촉 불량이 발생하여, 콘택 플러그와 소스/드레인 영역 사이의 오픈 불량이 발생할 수 있다. 이러한 불량은 반도체 칩의 성능을 크게 저하시키는 주요 요인이 될 수 있다. 따라서, 집적회로 영역에 반도체 소자를 제조하는 도중에, 복수의 반도체 공정 각각이 적절히 수행되었는지 여부를 판단하기 위한 검출이 필요할 수 있다.A plurality of semiconductor processes may be performed to form semiconductor devices in the integrated circuit region of the plurality of chip regions 11 . When any one of a plurality of semiconductor processes does not proceed properly, a defect such as an open or short circuit may occur, which may be a major factor in significantly deteriorating the performance of a semiconductor device. For example, when the contact plug is misaligned and lands on the source/drain region, a contact failure occurs between the contact plug and the source/drain region, resulting in a gap between the contact plug and the source/drain region. Open defects may occur. Such defects may be a major factor in greatly degrading the performance of a semiconductor chip. Therefore, in the course of manufacturing a semiconductor device in the integrated circuit area, detection may be required to determine whether each of a plurality of semiconductor processes has been properly performed.

집적회로 영역의 반도체 공정의 적절성을 판단하기 위해, 테스트 소자 그룹(Test Element Group; TEG)(도 2의 100 등)이 웨이퍼 상에 마련될 수 있다. 웨이퍼 상에는 복수 개의 테스트 소자 그룹들이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 테스트 소자 그룹은 반도체 소자들이 형성되지 않는 더미 영역에 배치될 수 있다. 더미 영역은 집적회로 영역 외의 영역으로 정의될 수 있다. 다른 실시예에서, 테스트 소자 그룹은 분할 영역(12)에 배치되거나, 또는 더미 영역 및 분할 영역(12)에 모두 배치될 수 있다. 더미 영역에 배치된 테스트 소자 그룹은 최종 생산된 칩에 잔존하는 반면, 분할 영역(12)에 배치된 테스트 소자 그룹은 최종 생산된 칩에 잔존하지 않을 수 있다.In order to determine the appropriateness of a semiconductor process in the integrated circuit area, a test element group (TEG) (such as 100 in FIG. 2 ) may be provided on the wafer. A plurality of test device groups may be disposed on the wafer. In an exemplary embodiment, the test device group may be disposed in a dummy area where no semiconductor devices are formed. The dummy area may be defined as an area other than the integrated circuit area. In another embodiment, the test element groups may be disposed in the partition region 12 or may be disposed in both the dummy region and the partition region 12 . The test element group disposed in the dummy area may remain in the final manufactured chip, whereas the test element group disposed in the division area 12 may not remain in the final manufactured chip.

테스트 소자 그룹은 집적회로 영역의 반도체 소자와 동시에 형성될 수 있다. 반도체 소자의 제조 중간에 테스트 소자 그룹의 전기적 특성을 검사함으로써, 반도체 소자가 정상적으로 형성되었는지 여부를 확인할 수 있다. 테스트 소자 그룹(TEG)의 구조, 불량 검출 방법 등에 대해서는 후술하는 도 2, 도 3a, 도 3b 등에서 상세히 설명하기로 한다.The test element group may be formed at the same time as the semiconductor element in the integrated circuit area. By inspecting the electrical characteristics of the test element group in the middle of manufacturing the semiconductor element, it can be confirmed whether the semiconductor element is normally formed. The structure and defect detection method of the test element group TEG will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3A, and 3B to be described later.

분할 영역(12)은 스크라이빙(scribing) 공정에 의해 복수의 칩 영역들(11)을 서로 분리하기 위한 영역, 예를 들어 스크라이브 레인(scribe lane)일 수 있다. 분할 영역(12)에는 집적회로 영역에 형성되는 반도체 소자들이 배치되지 않을 수 있다. 스크라이빙 공정의 효율성과 신뢰성 등을 고려하여, 분할 영역(12)은 복수의 행과 열을 따라 배열된 복수의 칩 영역들(11) 사이에 정의되는 복수의 직선들로 정의될 수 있다.The division region 12 may be a region for separating the plurality of chip regions 11 from each other by a scribing process, for example, a scribe lane. Semiconductor devices formed in the integrated circuit region may not be disposed in the division region 12 . Considering the efficiency and reliability of the scribing process, the division area 12 may be defined as a plurality of straight lines defined between the plurality of chip areas 11 arranged along a plurality of rows and columns.

아래에서는 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹(100)에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a test element group 100 according to exemplary embodiments will be described with reference to FIGS. 2, 3A, and 3B.

도 2는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹의 레이아웃도고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ'를 따른 테스트 소자 그룹(100)의 단면도들을 도시한 것이다.2 is a layout diagram of a test element group according to exemplary embodiments, and FIGS. 3A and 3B are test element groups along lines I-I', II-II', III-III', and IV-IV' of FIG. 2 It shows cross-sectional views of (100).

도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 테스트 소자 그룹(100)은 기판(101), 기판 상의 활성 영역(105), 활성 영역(105)을 정의하는 소자 분리층(110), 활성 영역(105) 상에 서로 수직하게 이격되어 배치되는 복수의 채널층들(140), 복수의 채널층들(140)과 접촉되는 소스/드레인 영역들(150), 활성 영역(105)과 교차하여 연장되는 게이트 구조물들(160), 소스/드레인 영역들(150)과 접촉하는 소스/드레인 콘택 플러그들(191) 및 게이트 구조물들(160)과 접촉하는 게이트 콘택 플러그(192)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2, 3A and 3B, the test device group 100 includes a substrate 101, an active region 105 on the substrate, a device isolation layer 110 defining the active region 105, and an active region ( 105), a plurality of channel layers 140 vertically spaced apart from each other, source/drain regions 150 in contact with the plurality of channel layers 140, and extending to cross the active region 105. The gate structures 160 , source/drain contact plugs 191 contacting the source/drain regions 150 , and gate contact plugs 192 contacting the gate structures 160 may be included.

기판(101)은 x 방향과 y 방향으로 연장되는 상면을 가질 수 있다. 기판(101)은 반도체 물질, 예컨대 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, ₃족 반도체는 실리콘, 게르마늄 또는 실리콘-게르마늄을 포함할 수 있다. 기판(101)은 벌크 웨이퍼, 에피택셜층, 에피택셜 층, SOI(Silicon On Insulator)층, 또는 SeOI(Semiconductor On Insulator)층 등으로 제공될 수도 있다.The substrate 101 may have an upper surface extending in the x and y directions. The substrate 101 may include a semiconductor material, such as a Group IV semiconductor, a Group III-V compound semiconductor, or a Group II-VI compound semiconductor. For example, the group ₃ semiconductor may include silicon, germanium, or silicon-germanium. The substrate 101 may be provided as a bulk wafer, an epitaxial layer, an epitaxial layer, a Silicon On Insulator (SOI) layer, or a Semiconductor On Insulator (SeOI) layer.

소자 분리층(110)은 기판(101)에서 활성 영역(105)을 한정할 수 있다. 소자 분리층(110)은 예를 들어, 쉘로우 트랜치 소자 분리(shallow trench isolation, STI) 공정에 의하여 형성될 수 있다. 실시예들에 따라, 소자 분리층(110)은 기판(101)의 하부로 단차를 가지며 더욱 깊게 연장되는 영역을 더 포함할 수도 있다. 소자 분리층(110)은 활성 영역(105)의 상부를 일부 노출시킬 수 있다. 실시예들에 따라, 소자 분리층(110)은 활성 영역(105)에 인접할수록 높은 레벨을 갖는 굴곡진 상면을 가질 수도 있다. 소자 분리층(110)은 절연 물질로 이루어질 수 있다. 소자 분리층(110)은 예를 들어, 산화물, 질화물 또는 그들의 조합일 수 있다.The device isolation layer 110 may define the active region 105 in the substrate 101 . The device isolation layer 110 may be formed by, for example, a shallow trench isolation (STI) process. According to example embodiments, the device isolation layer 110 may further include a region extending deeper and having a step below the substrate 101 . The device isolation layer 110 may partially expose an upper portion of the active region 105 . According to example embodiments, the device isolation layer 110 may have a curved upper surface having a higher level as it is closer to the active region 105 . The device isolation layer 110 may be made of an insulating material. The device isolation layer 110 may be, for example, oxide, nitride, or a combination thereof.

활성 영역(105)은 기판(101) 내에서 소자 분리층(110)에 의해 정의되며, x 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 활성 영역(105)은 기판(101)으로부터 돌출된 구조를 가질 수 있다. 활성 영역(105)의 상단은 소자 분리층(110)의 상면으로부터 소정 높이로 돌출되도록 배치될 수 있다. 활성 영역(105)은 기판(101)의 일부로 이루어질 수도 있고, 기판(101)으로부터 성장된 에피택셜층을 포함할 수도 있다. 게이트 구조물(160)의 양측에서 기판(101) 상의 활성 영역(105)이 일부 리세스되며, 리세스된 활성 영역(105) 상에 소스/드레인 영역(150)이 배치될 수 있다. 활성 영역(105)은 불순물들을 포함하거나 불순물들을 포함하는 도핑 영역들을 포함할 수 있다. The active region 105 is defined by the device isolation layer 110 in the substrate 101 and may be disposed to extend in the x direction. The active region 105 may have a structure protruding from the substrate 101 . An upper end of the active region 105 may protrude from the top surface of the isolation layer 110 to a predetermined height. The active region 105 may be made of a part of the substrate 101 or may include an epitaxial layer grown from the substrate 101 . A portion of the active region 105 on the substrate 101 may be recessed at both sides of the gate structure 160 , and source/drain regions 150 may be disposed on the recessed active region 105 . The active region 105 may include impurities or doped regions including impurities.

채널층들(140)은 활성 영역(105) 상에서 활성 영역(105)의 상면에 수직한 방향, 예를 들어, z 방향으로 서로 이격되어 배치되는 2개 이상의 복수의 채널층들을 포함할 수 있다. 채널층들(140)은 소스/드레인 영역(150)과 연결되면서, 활성 영역(105)의 상면과는 이격될 수 있다. 채널층들(140)은 y 방향에서 활성 영역(105)과 동일하거나 유사한 폭을 가질 수 있으며, x 방향에서 게이트 구조물(160)과 동일하거나 유사한 폭을 가질 수 있다. 다만, 실시예들에 따라, 채널층들(140)은 x 방향에서 게이트 구조물(160)의 하부에 측면들이 위치하도록 감소된 폭을 가질 수도 있다.The channel layers 140 may include two or more channel layers disposed spaced apart from each other in a direction perpendicular to the upper surface of the active region 105 , eg, in the z direction, on the active region 105 . The channel layers 140 may be spaced apart from the upper surface of the active region 105 while being connected to the source/drain region 150 . The channel layers 140 may have the same or similar width as the active region 105 in the y direction, and may have the same or similar width as the gate structure 160 in the x direction. However, according to embodiments, the channel layers 140 may have a reduced width such that side surfaces are located under the gate structure 160 in the x direction.

채널층들(140)은 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 채널층들(140)은 예를 들어, 기판(101)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 채널층들(140)의 개수 및 형상은 실시예들에서 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에 따라, 채널층들(140)은 활성 영역(105)의 상면 상에 배치되는 채널층을 더 포함할 수도 있다.The channel layers 140 may be made of a semiconductor material, and may include, for example, silicon (Si). The channel layers 140 may be formed of, for example, the same material as the substrate 101 . The number and shape of the channel layers 140 may be variously changed in embodiments. For example, according to embodiments, the channel layers 140 may further include a channel layer disposed on the upper surface of the active region 105 .

소스/드레인 영역들(150)은 게이트 구조물(160)의 적어도 일측에서, 활성 영역(105) 상에 배치될 수 있다. 소스/드레인 영역들(150)은 활성 영역(105)의 상면으로부터 리세스된 리세스 영역에 배치될 수 있다. 소스/드레인 영역들(150)은 도 3a에 도시된 바와 같이, x 방향을 따른 단면이 대체로 평탄한 상면을 가지며, 상기 상면의 하부로 원형의 일부, 타원형의 일부 또는 이와 유사한 형상의 굴곡진 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 소스/드레인 영역들(150)의 형상은 인접하는 게이트 구조물들(160) 사이의 거리, 활성 영역(105)의 높이 등에 따라 실시예들에서 다양하게 변경될 수 있다.Source/drain regions 150 may be disposed on the active region 105 on at least one side of the gate structure 160 . The source/drain regions 150 may be disposed in recess regions recessed from the upper surface of the active region 105 . As shown in FIG. 3A, the source/drain regions 150 have a generally flat top surface in the x-direction, and a circular portion, an elliptical portion, or a curved shape similar thereto is formed as a lower portion of the top surface. may have, but is not limited thereto. The shape of the source/drain regions 150 may be variously changed according to the distance between adjacent gate structures 160, the height of the active region 105, and the like.

소스/드레인 영역들(150)은 도 3b에 도시된 바와 같이, y 방향을 따른 단면들이 오각형 또는 이와 유사한 형상을 가질 수 있으며, 소스/드레인 콘택 플러그(191)에 의해 일부 리세스될 수 있다. 다만, 소스/드레인 영역(150)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 실시예들에 따라, 소스/드레인 영역들(150)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 다각형, 원형 및 직사각형 중 어느 하나의 형상을 가질 수도 있다.As shown in FIG. 3B , the source/drain regions 150 may have pentagonal or similar shapes with cross sections along the y-direction, and may be partially recessed by the source/drain contact plug 191 . However, the shape of the source/drain region 150 is not limited thereto. According to embodiments, the source/drain regions 150 may have various shapes, for example, any one of a polygonal shape, a circular shape, and a rectangular shape.

복수의 게이트 구조물들(160)은 활성 영역(105) 및 채널층들(140) 상부에서 활성 영역(105) 및 채널층들(140)과 교차하여 일 방향, 예를 들어 y 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 각각의 게이트 구조물들(160)과 교차되는 활성 영역(105) 및 채널층들(140)에는 트랜지스터들의 채널 영역이 형성될 수 있다. 게이트 구조물들(160)은 각각 게이트 전극층(163), 게이트 전극층(163)과 채널층들(140) 사이의 게이트 유전층(162), 게이트 전극층(163)의 측면들 상의 스페이서층들(161), 및 게이트 전극층(163)의 상면 상의 게이트 캡핑층(164)을 포함할 수 있다.The plurality of gate structures 160 are arranged to cross the active region 105 and the channel layers 140 over the active region 105 and the channel layers 140 and extend in one direction, for example, in the y direction. It can be. Channel regions of transistors may be formed in the active region 105 and the channel layers 140 crossing each of the gate structures 160 . The gate structures 160 include a gate electrode layer 163, a gate dielectric layer 162 between the gate electrode layer 163 and the channel layers 140, spacer layers 161 on side surfaces of the gate electrode layer 163, and a gate capping layer 164 on a top surface of the gate electrode layer 163 .

게이트 유전층(162)은 활성 영역(105)과 게이트 전극층(163)의 사이 및 채널층들(140)과 게이트 전극층(163)의 사이에 배치될 수 있으며, 게이트 전극층(163)의 면들 중 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 게이트 유전층(162)은 게이트 전극층(163)의 최상부면을 제외한 모든 면들을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 게이트 유전층(162)은 게이트 전극층(163)과 스페이서층들(161)의 사이로 연장될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 게이트 유전층(162)은 산화물, 질화물 또는 고유전율(high-k) 물질을 포함할 수 있다. 상기 고유전율 물질은, 실리콘 산화막(SiO2)보다 높은 유전 상수(dielectric constant)를 가지는 유전 물질을 의미할 수 있다. 상기 고유전율 물질은, 예를 들어, 알루미늄 산화물(Al2O3), 탄탈륨 산화물(Ta2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 이트륨 산화물(Y2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 지르코늄 실리콘 산화물(ZrSixOy), 하프늄 산화물(HfO2), 하프늄 실리콘 산화물(HfSixOy), 란탄 산화물(La2O3), 란탄 알루미늄 산화물(LaAlxOy), 란탄 하프늄 산화물(LaHfxOy), 하프늄 알루미늄 산화물(HfAlxOy), 및 프라세오디뮴 산화물(Pr2O3) 중 어느 하나일 수 있다. The gate dielectric layer 162 may be disposed between the active region 105 and the gate electrode layer 163 and between the channel layers 140 and the gate electrode layer 163, and may include at least some of the surfaces of the gate electrode layer 163. It can be arranged to cover. For example, the gate dielectric layer 162 may be disposed to surround all surfaces except for the top surface of the gate electrode layer 163 . The gate dielectric layer 162 may extend between the gate electrode layer 163 and the spacer layers 161, but is not limited thereto. The gate dielectric layer 162 may include an oxide, nitride, or high-k material. The high-k material may mean a dielectric material having a higher dielectric constant than that of silicon oxide (SiO 2 ). The high dielectric constant material may be, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) , zirconium silicon oxide (ZrSi x O y ), hafnium oxide (HfO 2 ), hafnium silicon oxide (HfSi x O y ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), lanthanum aluminum oxide (LaAl x O y ), lanthanum hafnium oxide (LaHf x O y ), hafnium aluminum oxide (HfAl x O y ), and praseodymium oxide (Pr 2 O 3 ).

게이트 전극층(163)은 활성 영역(105)의 상부에서 채널층들(140)의 사이를 채우며 채널층들(140)의 상부로 연장되어 배치될 수 있다. 게이트 전극층(163)은 게이트 유전층(162)에 의해 채널층들(140)로부터 이격될 수 있다. 게이트 전극층(163)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 질화물(e.g., 타이타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN), 및 텅스텐 질화막(WN) 중 적어도 하나), 금속 물질(e.g., 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나) 및 실리콘(e.g., 도핑된 폴리 실리콘) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The gate electrode layer 163 may fill a space between the channel layers 140 on top of the active region 105 and extend to the top of the channel layers 140 . The gate electrode layer 163 may be spaced apart from the channel layers 140 by the gate dielectric layer 162 . The gate electrode layer 163 may include a conductive material. For example, metal nitrides (e.g., at least one of titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), and tungsten nitride (WN)), metal materials (e.g., aluminum (Al), tungsten (W), and molybdenum ( Mo)) and at least one of silicon (e.g., doped polysilicon).

게이트 전극층(163)은 2개 이상의 다중층으로 구성될 수도 있다. 스페이서층들(161)은 게이트 전극층(163)의 양 측면에 배치될 수 있다. 스페이서층들(161)은 소스/드레인 영역(150)과 게이트 전극층(163)을 절연시킬 수 있다. 스페이서층들(161)은 실시예들에 따라 다층 구조로 이루어질 수도 있다. 스페이서층들(161)은 산화물, 질화물, 산질화물 및 저유전체(low-k dielectric) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The gate electrode layer 163 may be composed of two or more multi-layers. Spacer layers 161 may be disposed on both sides of the gate electrode layer 163 . The spacer layers 161 may insulate the source/drain regions 150 and the gate electrode layer 163 . The spacer layers 161 may have a multilayer structure according to example embodiments. The spacer layers 161 may include at least one of oxide, nitride, oxynitride, and low-k dielectric.

게이트 캡핑층(164)은 게이트 전극층(163)의 상부에 배치될 수 있으며, 게이트 전극층(163)과 스페이서층들(161)에 의해 하면이 둘러싸일 수 있다. 게이트 캡핑층(164)은 예들 들어, 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다.The gate capping layer 164 may be disposed on the gate electrode layer 163 and may be surrounded by the gate electrode layer 163 and the spacer layers 161 on a lower surface. The gate capping layer 164 may include, for example, silicon nitride.

층간 절연층들은 소스/드레인 영역(150), 게이트 구조물(160) 및 소자 분리층(110)을 덮도록 배치될 수 있다. 층간 절연층들은 복수 개로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제1 내지 제3 층간 절연층들(181,182,183)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 층간 절연층(181)은 소스/드레인 영역들(150), 게이트 구조물(160) 및 소자 분리층(110)을 덮도록 배치되고, 제2 층간 절연층(182)은 제1 층간 절연층(181) 상에 배치되고, 제3 층간 절연층(183)은 제2 층간 절연층(182) 상에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 층간 절연층들(181,182,183)은 예를 들어, 산화물, 질화물, 산질화물 및 저유전체(low-k dielectric) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 테스트 소자 그룹(100)에 의한 불량 검출은 제1 및 제2 층간 절연층들(181,182)의 형성 후, 제3 층간 절연층들(183)의 형성 전에, 게이트 콘택 플러그(192)에 하전 입자 빔을 조사함으로써 수행될 수 있다. 테스트 소자 그룹(100)을 이용한 구체적인 불량 검출 방법은 후술하기로 한다.Interlayer insulating layers may be disposed to cover the source/drain regions 150 , the gate structure 160 and the device isolation layer 110 . A plurality of interlayer insulating layers may be formed, and may include, for example, first to third interlayer insulating layers 181 , 182 , and 183 . In an exemplary embodiment, the first interlayer insulating layer 181 is disposed to cover the source/drain regions 150, the gate structure 160, and the device isolation layer 110, and the second interlayer insulating layer 182 may be disposed on the first interlayer insulating layer 181 , and the third interlayer insulating layer 183 may be disposed on the second interlayer insulating layer 182 . The first to third interlayer insulating layers 181 , 182 , and 183 may include, for example, at least one of oxide, nitride, oxynitride, and low-k dielectric. Defect detection by the test element group 100 is performed by the charged particle beam on the gate contact plug 192 after the formation of the first and second interlayer insulating layers 181 and 182 and before the formation of the third interlayer insulating layer 183. This can be done by investigating A specific defect detection method using the test element group 100 will be described later.

소스/드레인 콘택 플러그들(191)은 제1 및 제2 층간 절연층들(181,182)을 관통하여 소스/드레인 영역들(150)과 접촉될 수 있으며, 소스/드레인 영역들(150)에 전기적인 신호를 인가할 수 있다.The source/drain contact plugs 191 may pass through the first and second interlayer insulating layers 181 and 182 to come into contact with the source/drain regions 150, and the source/drain regions 150 may be electrically connected to each other. signal can be applied.

소스/드레인 콘택 플러그(191)는 소스/드레인 영역(150) 상에 배치될 수 있으며, 도 3b의 Ⅲ-Ⅲ' 단면도에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 영역(150)보다 y 방향을 따라 긴 길이를 가질 수 있다. 소스/드레인 콘택 플러그들(191)은 인접한 게이트 구조물들(160) 사이에 배치될 수 있으며, 게이트 구조물들(160)보다 y 방향을 따라 짧은 길이를 가질 수 있다. 소스/드레인 콘택 플러그(191)의 상부면은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 게이트 콘택 플러그(192)의 하부면보다 높은 레벨에 배치될 수 있다.The source/drain contact plug 191 may be disposed on the source/drain region 150, and as shown in the cross-sectional view III-III' of FIG. 3B, the source/drain contact plug 191 is longer than the source/drain region 150 along the y direction. can have any length. The source/drain contact plugs 191 may be disposed between adjacent gate structures 160 and may have shorter lengths along the y-direction than the gate structures 160 . As shown in FIG. 3A , an upper surface of the source/drain contact plug 191 may be disposed at a higher level than a lower surface of the gate contact plug 192 .

소스/드레인 콘택 플러그(191)는 종횡비에 따라 하부의 폭이 상부의 폭보다 좁아지는 경사진 측면을 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 소스/드레인 콘택 플러그(191)는 소스/드레인 영역(150)을 소정 깊이로 리세스하도록 배치될 수 있다. 소스/드레인 콘택 플러그(191)는 예를 들어, 금속 질화물(e.g., 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN) 및 텅스텐 질화막(WN) 중 적어도 하나) 및 금속 물질(알루미늄(Al), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The source/drain contact plug 191 may have an inclined side surface in which a width of a lower part is narrower than a width of an upper part according to an aspect ratio, but is not limited thereto. The source/drain contact plug 191 may be disposed to recess the source/drain region 150 to a predetermined depth. The source/drain contact plug 191 may include, for example, a metal nitride (e.g., at least one of titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), and tungsten nitride (WN)) and a metal material (aluminum (Al), tungsten ( W) and at least one of molybdenum (Mo)).

테스트 소자 그룹(100)은 더미 콘택 플러그들(191')을 더 포함할 수 있다. 더미 콘택 플러그들(191')은 활성 영역(105)과 교차하지 않으며, 소스/드레인 영역(150)과도 접촉하지 않을 수 있다. 더미 콘택 플러그들(191')은 실제 칩 영역들에 형성되는 소스/드레인 콘택 플러그들과 동일한 위치에 배치될 수 있으며, 소스/드레인 콘택 플러그(191)와 동시에 형성될 수 있다. 더미 콘택 플러그들(191')은 불량 검출에는 이용되지 않으나, 실제 칩과의 변경점을 최소화하기 위한 구성일 수 있다. 더미 콘택 플러그들(191')은 검출 패드인 게이트 콘택 플러그(192)와 접촉하지 않을 수 있으며, 실시예들에 따라 더미 콘택 플러그들(191')은 생략될 수도 있다.The test element group 100 may further include dummy contact plugs 191'. The dummy contact plugs 191 ′ may not cross the active region 105 and may not contact the source/drain region 150 . The dummy contact plugs 191' may be disposed at the same locations as source/drain contact plugs formed in actual chip regions, and may be formed simultaneously with the source/drain contact plugs 191. The dummy contact plugs 191' are not used for defect detection, but may be configured to minimize a change point with an actual chip. The dummy contact plugs 191' may not contact the gate contact plug 192 that is a detection pad, and the dummy contact plugs 191' may be omitted according to embodiments.

게이트 콘택 플러그(192)는 소자 분리층(110)의 상부에서 복수의 게이트 구조물들(160) 상에 배치될 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192)는 활성 영역(105)과 y 방향으로 이격 배치되고, 소스/드레인 콘택 플러그(191)와 y 방향으로 이격 배치될 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192)는 복수의 게이트 구조물들(160)의 게이트 캡핑층들(164)을 리세스하여, 게이트 전극층들(163)과 접촉할 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192)는 게이트 전극층들(163)에 전기적인 신호를 인가할 수 있다. 게이트 캡핑층들(164)의 적어도 일부는 리세스되지 않고 잔존할 수 있다. 예를 들어, 도 3b의 Ⅳ-Ⅳ' 단면도에 도시된 바와 같이, 스페이서층들(161)과 접촉하는 게이트 캡핑층들(164)의 양 사이드 부분은 잔존할 수 있다.The gate contact plug 192 may be disposed on the plurality of gate structures 160 on top of the device isolation layer 110 . The gate contact plug 192 may be spaced apart from the active region 105 in the y direction and may be spaced apart from the source/drain contact plug 191 in the y direction. The gate contact plug 192 may contact the gate electrode layers 163 by recessing the gate capping layers 164 of the plurality of gate structures 160 . The gate contact plug 192 may apply an electrical signal to the gate electrode layers 163 . At least some of the gate capping layers 164 may remain without being recessed. For example, as shown in the IV-IV' cross-sectional view of FIG. 3B , both side portions of the gate capping layers 164 contacting the spacer layers 161 may remain.

게이트 콘택 플러그(192)는 소스/드레인 영역들(150) 및 게이트 구조물들(160)을 덮는 제1 및 제2 층간 절연층(181,182)의 적어도 일부를 소정 깊이로 리세스하도록 배치될 수 있다. 도 3b의 Ⅳ-Ⅳ′ 단면도에 도시된 바와 같이, 제1 층간 절연층(181)은 게이트 캡핑층들(164)보다 더 큰 깊이로 리세스될 수 있다. 이는 제1 층간 절연층(181)과 게이트 캡핑층(164)의 선택비(selectivity) 차이 때문이다. 예를 들어, 제1 층간 절연층(181)이 실리콘 옥사이드를 포함하고, 게이트 캡핑층들(164)이 실리콘 나이트라이드를 포함하는 경우, 옥사이드는 나이트라이드에 비해 높은 선택비를 가지므로, 제1 층간 절연층(181)의 식각 속도가 게이트 캡핑층(164)의 식각 속도보다 빠를 수 있다. 이로 인해, 게이트 콘택 플러그(192)는 게이트 캡핑층들(164)보다 제1 층간 절연층(181)에서 더 큰 깊이로 리세스되어 배치될 수 있다. 다만, 게이트 콘택 플러그(192)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 게이트 캡핑층들(164)과 제1 층간 절연층(181)의 물질의 종류에 따라 리세스된 형상은 달라질 수 있다.The gate contact plug 192 may be disposed to recess at least a portion of the first and second interlayer insulating layers 181 and 182 covering the source/drain regions 150 and the gate structures 160 to a predetermined depth. As shown in the IV-IV′ cross-sectional view of FIG. 3B , the first interlayer insulating layer 181 may be recessed to a greater depth than the gate capping layers 164 . This is due to a difference in selectivity between the first interlayer insulating layer 181 and the gate capping layer 164 . For example, when the first interlayer insulating layer 181 includes silicon oxide and the gate capping layers 164 include silicon nitride, oxide has a higher selectivity than nitride, so The etching rate of the first interlayer insulating layer 181 may be higher than the etching rate of the gate capping layer 164 . For this reason, the gate contact plug 192 may be disposed to be recessed to a greater depth in the first interlayer insulating layer 181 than the gate capping layers 164 . However, the shape of the gate contact plug 192 is not limited thereto, and the recessed shape may vary depending on the types of materials of the gate capping layers 164 and the first interlayer insulating layer 181 .

도 2를 참조하면, 게이트 콘택 플러그(192)는 상부에서 보았을 때 대략 H 형상을 가질 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192)는 복수의 게이트 구조물들(160)과 교차하여 x 방향으로 연장되며, z 방향으로 소정의 두께를 갖는 형상을 가질 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192)가 이와 같은 형상을 가짐으로써, 전기적 신호를 인가하기 용이하고, 불량 여부에 따른 SEM 이미지의 밝기 차이를 용이하게 식별할 수 있다. 즉, 게이트 콘택 플러그(192)는 불량을 검출하는 패드로서 기능할 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192)의 형상은 검출 패드로서의 기능을 수행할 수 있는 범위에서 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 게이트 콘택 플러그(192)의 상부면의 형상은 직사각형, 타원형, 사다리(ladder)형 등이 가능하다.Referring to FIG. 2 , the gate contact plug 192 may have a substantially H shape when viewed from the top. The gate contact plug 192 may cross the plurality of gate structures 160 and extend in the x direction and may have a shape having a predetermined thickness in the z direction. Since the gate contact plug 192 has such a shape, it is easy to apply an electrical signal, and it is possible to easily identify a difference in brightness of an SEM image depending on whether or not a defect is present. That is, the gate contact plug 192 may function as a pad for detecting defects. The shape of the gate contact plug 192 may be variously changed within the range of functioning as a detection pad. For example, the upper surface of the gate contact plug 192 may have a rectangular shape, an elliptical shape, a ladder shape, or the like.

게이트 콘택 플러그(192)는 예를 들어, 금속 질화물(e.g., 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN) 및 텅스텐 질화막(WN) 중 적어도 하나) 및 금속 물질(알루미늄(Al), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 게이트 콘택 플러그(192)는 소스/드레인 콘택 플러그(191)와 동일한 물질을 포함할 수 있다.The gate contact plug 192 may include, for example, a metal nitride (e.g., at least one of titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), and tungsten nitride (WN)) and a metal material (aluminum (Al) or tungsten (W)). and at least one of molybdenum (Mo). In an exemplary embodiment, the gate contact plug 192 may include the same material as the source/drain contact plug 191 .

도 2 내지 도 3b에 도시된 테스트 소자 그룹(100)은 반도체 소자의 하부 구조에서의 불량을 검출할 수 있다. 테스트 소자 그룹(100)은 게이트 구조물들(160)과 이와 인접한 소스/드레인 콘택 플러그들(191) 사이의 쇼트, 및 게이트 구조물들(160)과 이와 인접한 소스/드레인 영역들(150) 간의 쇼트를 검출할 수 있다.The test device group 100 illustrated in FIGS. 2 to 3B may detect defects in a lower structure of a semiconductor device. In the test device group 100, a short between the gate structures 160 and the source/drain contact plugs 191 adjacent thereto and a short between the gate structures 160 and the source/drain regions 150 adjacent thereto are checked. can be detected.

테스트 소자 그룹(100)에 의한 불량 검출은, 전자 빔(electron beam)과 같은 하전 입자 빔(charged particle beam)을 게이트 콘택 플러그(192)에 조사하여 전압차를 유도하고, 테스트 소자 그룹(100)의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 이미지에서의 게이트 콘택 플러그(192)의 밝기를 분석함으로써 수행될 수 있다. Defect detection by the test element group 100 irradiates a charged particle beam such as an electron beam to the gate contact plug 192 to induce a voltage difference, and the test element group 100 It can be performed by analyzing the brightness of the gate contact plug 192 in a scanning electron microscope (SEM) image of .

도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 게이트 콘택 플러그(192)는 복수의 게이트 구조물들(160) 각각의 게이트 전극층들(163)과 접촉할 수 있으며, 게이트 전극층들(163)에 전기적 신호를 인가할 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192)에 조사된 하전 입자 빔에 의해, 게이트 콘택 플러그(192)와 접촉하는 게이트 전극층들(163)에도 전하가 축적된다.As shown in FIGS. 2 and 3A , the gate contact plug 192 may contact the gate electrode layers 163 of each of the plurality of gate structures 160 and transmit an electrical signal to the gate electrode layers 163 . can be authorized. Charges are also accumulated in the gate electrode layers 163 contacting the gate contact plug 192 by the charged particle beam irradiated onto the gate contact plug 192 .

테스트 소자 그룹(100)이 정상적으로 형성된 경우, 하전 입자 빔에 의한 전하는 게이트 콘택 플러그(192) 및 게이트 전극층들(163)에 축적될 수 있다. SEM 이미지 상의 게이트 콘택 플러그(192)는 축적된 전하에 의해 밝게 나타날 수 있다.When the test element group 100 is normally formed, charges due to the charged particle beam may be accumulated in the gate contact plug 192 and the gate electrode layers 163 . The gate contact plug 192 on the SEM image may appear bright due to accumulated charges.

이와 달리, 테스트 소자 그룹(100)의 하부 구조에 불량이 발생한 경우, SEM 이미지 상의 게이트 콘택 플러그(192)는 어둡게 나타날 수 있다. 예를 들어, 게이트 구조물(160)과 인접한 소스/드레인 콘택 플러그(191) 사이에 쇼트 불량이 발생한 경우, 게이트 콘택 플러그(192)를 통해 게이트 전극층(163)에 축적된 전하는 소스/드레인 콘택 플러그(191)를 통해 소스/드레인 영역(150)으로 이동하여 누설될 수 있다. 이로 인해, 게이트 콘택 플러그(192)에 전하가 축적되지 않으므로, SEM 이미지 상의 게이트 콘택 플러그(192)는 어둡게 나타날 수 있다.In contrast, when a defect occurs in the lower structure of the test device group 100, the gate contact plug 192 may appear dark on the SEM image. For example, when a short circuit failure occurs between the gate structure 160 and the adjacent source/drain contact plug 191, charges accumulated in the gate electrode layer 163 through the gate contact plug 192 are transferred to the source/drain contact plug ( 191), it may move to the source/drain region 150 and leak. Because of this, since charges are not accumulated in the gate contact plug 192, the gate contact plug 192 may appear dark on the SEM image.

이와 유사한 방식으로, 게이트 구조물(160)과 소스/드레인 영역(150) 사이에 쇼트 불량이 발생한 경우에도, SEM 이미지 상의 게이트 콘택 플러그(192)가 어둡게 나타나므로, 테스트 소자 그룹(100)의 하부 구조에서의 불량을 검출할 수 있다.Similarly, even when a short circuit failure occurs between the gate structure 160 and the source/drain region 150, the gate contact plug 192 appears dark on the SEM image, so the lower structure of the test device group 100 defects can be detected.

상술한 바와 같이, 테스트 소자 그룹(100)에 의한 불량 검출은 게이트 콘택 플러그(192)를 형성한 후, 게이트 콘택 플러그(192)에 하전 입자 빔을 조사함으로써 수행될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 테스트 소자 그룹은 BEOL(Back End Of Line) 형성 전에, 게이트 콘택 플러그(192)를 검출 패드로 하여 소자의 불량을 검출할 수 있다. 본 실시예에 따른 테스트 소자 그룹은 BEOL 형성 전에 불량 검사를 진행하므로, 반도체 소자의 검사 소요 시간(Test Around Time)이 감소되고, BEOL 불량에 의한 영향을 배제하여 하부 구조에서의 불량만을 선택적으로 검출할 수 있다. 이로써, 검사의 효율성 및 정확성이 향상될 수 있다.As described above, defect detection by the test element group 100 may be performed by forming the gate contact plug 192 and then irradiating the gate contact plug 192 with a charged particle beam. That is, the test element group according to the present embodiment may detect device defects by using the gate contact plug 192 as a detection pad before forming a BEOL (Back End Of Line). Since the test element group according to the present embodiment performs a defect test before forming the BEOL, the test around time of the semiconductor device is reduced, and only the defect in the lower structure is selectively detected by excluding the effect of the BEOL defect. can do. In this way, the efficiency and accuracy of inspection can be improved.

예시적인 실시예에서, 테스트 소자 그룹(100)은 BEOL 레벨의 층(예를 들어, M1 Layer)에 배선을 포함하지 않을 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 테스트 소자 그룹(100)은 상부면을 덮는 제3 층간 절연층(183)을 더 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the test device group 100 may not include wires in a BEOL level layer (eg, M1 layer). As shown in FIGS. 3A and 3B , the test device group 100 may further include a third interlayer insulating layer 183 covering an upper surface.

다음으로, 도 4는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹(100A)을 도시하는 레이아웃도고, 도 5a 및 도 5b는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹(100A)을 도시하는 단면도들이다.Next, FIG. 4 is a layout diagram illustrating a test element group 100A according to exemplary embodiments, and FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating the test element group 100A according to exemplary embodiments.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ'를 따른 테스트 소자 그룹(100)의 단면도들을 도시한 것이다.5A and 5B show cross-sectional views of the test element group 100 along lines I-I', II-II', III-III' and IV-IV' in FIG. 4 .

도 4 내지 도 5b의 실시예에서, 앞선 도 2 내지 도 3b와 동일한 도면 번호를 가지지만 알파벳이 다른 경우에는, 도 2 내지 도 3b와 다른 실시예를 설명하기 위한 것이며, 앞서 서술한 동일한 도면 번호에서 설명한 특징은 동일하거나 유사할 수 있다.In the embodiment of FIGS. 4 to 5B, if the same reference numbers as those of FIGS. 2 to 3B but different alphabets are used to describe a different embodiment from FIGS. 2 to 3B, the same reference numbers as described above. Features described in may be the same or similar.

도 4 내지 도 5b의 테스트 소자 그룹(100A)은 게이트 구조물들 중 일부가 y 방향으로 이격 분리된 점 및 상부 콘택 플러그(193)를 더 포함하는 점에 있어서, 도 2 내지 도 3b의 테스트 소자 그룹(100)과 차이가 있다.The test device group 100A of FIGS. 4 to 5B further includes an upper contact plug 193 and some of the gate structures spaced apart in the y direction, so that the test device group of FIGS. 2 to 3B There is a difference from (100).

도 4 내지 도 5b를 참조하면, 테스트 소자 그룹(100A)은 제1 게이트 구조물(160A_1) 및 제2 게이트 구조물들(160A_2)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 4 to 5B , the test device group 100A may include a first gate structure 160A_1 and second gate structures 160A_2 .

제1 게이트 구조물(160A_1)은 기판(101) 상에서 활성 영역(105)과 교차하며, 게이트 콘택 플러그(192A)와 접촉하도록 y 방향으로 연장될 수 있다. 제2 게이트 구조물들(160A_2)은 각각 제1 부분(P1) 및 제2 부분(P2)을 포함할 수 있다. 제1 부분(P1)은 기판(101) 상에서 활성 영역(105)과 교차하여 y 방향으로 연장되며, 제1 게이트 구조물(160A_1)의 일부와 x 방향으로 중첩될 수 있다. 제2 부분(P2)은 제1 부분(P1)과 y 방향으로 이격되어 제1 부분(P1)과 마주하며, y 방향으로 연장되어 제1 게이트 구조물(160A_1)의 일부와 x 방향으로 중첩될 수 있다. 제1 게이트 구조물(160A_1)은 제2 게이트 구조물(160A_2)의 제1 부분(P1) 및 제2 부분(P2) 보다 y 방향으로 긴 길이를 가질 수 있다.The first gate structure 160A_1 may cross the active region 105 on the substrate 101 and may extend in the y direction to contact the gate contact plug 192A. Each of the second gate structures 160A_2 may include a first portion P1 and a second portion P2. The first portion P1 may cross the active region 105 on the substrate 101 and extend in the y direction, and may overlap a portion of the first gate structure 160A_1 in the x direction. The second portion P2 may be spaced apart from the first portion P1 in the y-direction, face the first portion P1, extend in the y-direction, and overlap a portion of the first gate structure 160A_1 in the x-direction. there is. The first gate structure 160A_1 may have a longer length in the y direction than the first and second portions P1 and P2 of the second gate structure 160A_2 .

도 4 내지 도 5b에는 하나의 제1 게이트 구조물(160A_1)과 복수의 제2 게이트 구조물들(160A_2)을 포함하는 실시 형태가 도시되어 있으나, 제1 및 제2 게이트 구조물들(160A_1, 160A_2)의 개수, 위치 등은 이에 한정되지 않으며, 소자들의 연결 구조, 불량 검출 대상 등에 따라 변경될 수 있다.4 to 5B show an embodiment including one first gate structure 160A_1 and a plurality of second gate structures 160A_2, but the first and second gate structures 160A_1 and 160A_2 The number, location, etc. are not limited thereto, and may be changed according to a connection structure of elements, a defect detection target, and the like.

테스트 소자 그룹(100A)은 소스/드레인 콘택 플러그(191A) 및 게이트 콘택 플러그(192A)에 더하여, 상부 콘택 플러그(193)를 더 포함할 수 있다.The test element group 100A may further include an upper contact plug 193 in addition to the source/drain contact plug 191A and the gate contact plug 192A.

소스/드레인 콘택 플러그들(191A)은 소스/드레인 영역들(150)상에 배치되어 소스/드레인 영역들(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 소스/드레인 영역들(150) 및 소스/드레인 콘택 플러그들(191A)은 제1 게이트 구조물(160A_1)과 이와 인접한 제2 게이트 구조물(160A_2)의 제1 부분(P1) 사이, 및 인접한 제2 게이트 구조물들(160A_2)의 제1 부분들(P1) 사이에 배치될 수 있다.The source/drain contact plugs 191A may be disposed on the source/drain regions 150 and electrically connected to the source/drain regions 150 . The source/drain regions 150 and the source/drain contact plugs 191A are interposed between the first gate structure 160A_1 and the first part P1 of the second gate structure 160A_2 adjacent to the first gate structure 160A_2, and between the adjacent second gate structure 160A_2. It may be disposed between the first portions P1 of the structures 160A_2.

상부 콘택 플러그(193)는 소스/드레인 콘택 플러그(191A) 및 제1 게이트 구조물(160A_1) 상에 배치될 수 있다. 상부 콘택 플러그(193)는 소스/드레인 콘택 플러그(191A)와 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상부 콘택 플러그(193)는 제2 층간 절연층(182) 및 제1 게이트 구조물(160A_1)의 게이트 캡핑층(164)을 리세스하도록 배치되어 게이트 전극층(163)과 접촉할 수 있다. 상부 콘택 플러그(193)에 의해 소스/드레인 콘택 플러그(191A)와 제2 게이트 구조물(160A_2)의 제1 부분(P1)은 전기적으로 연결될 수 있다.The upper contact plug 193 may be disposed on the source/drain contact plug 191A and the first gate structure 160A_1. The upper contact plug 193 may contact and be electrically connected to the source/drain contact plug 191A. The upper contact plug 193 may be disposed to recess the second interlayer insulating layer 182 and the gate capping layer 164 of the first gate structure 160A_1 to contact the gate electrode layer 163 . The source/drain contact plug 191A and the first portion P1 of the second gate structure 160A_2 may be electrically connected by the upper contact plug 193 .

상부 콘택 플러그(193)는 게이트 콘택 플러그(192A)와 동일한 공정에서 형성될 수 있다. 상부 콘택 플러그(193)는 게이트 콘택 플러그(192A)의 상부면과 동일한 레벨에 배치되는 상부면을 가질 수 있으며, 게이트 콘택 플러그(192A)와 동일한 물질을 포함할 수 있다.The upper contact plug 193 may be formed in the same process as the gate contact plug 192A. The upper contact plug 193 may have an upper surface disposed at the same level as the upper surface of the gate contact plug 192A, and may include the same material as the gate contact plug 192A.

게이트 콘택 플러그(192A)는 제1 게이트 구조물(160A_1) 및 제2 게이트 구조물(160A_2)의 제2 부분(P2) 상에 배치될 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192A)는 제1 게이트 구조물(160A_1)의 게이트 전극층(163) 및 제2 게이트 구조물(160A_2)의 제2 부분(P2)의 게이트 전극층들(163)과 접촉하여, 전기적으로 연결될 수 있다.The gate contact plug 192A may be disposed on the second portion P2 of the first gate structure 160A_1 and the second gate structure 160A_2. The gate contact plug 192A may contact and be electrically connected to the gate electrode layer 163 of the first gate structure 160A_1 and the gate electrode layers 163 of the second part P2 of the second gate structure 160A_2. there is.

도 4 내지 도 5b에 도시된 테스트 소자 그룹(100A)은 소스/드레인 콘택 플러그(191A)와 상부 콘택 플러그(193) 사이의 오픈 불량을 검출할 수 있다.The test element group 100A shown in FIGS. 4 to 5B may detect an open defect between the source/drain contact plug 191A and the upper contact plug 193 .

게이트 콘택 플러그(192A)는 제1 게이트 구조물(160A_1) 및 제2 게이트 구조물들(160A_2)의 제2 부분들(P2) 각각의 게이트 전극층들(163)과 접촉할 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192A)에 조사된 하전 입자 빔에 의해, 게이트 콘택 플러그(192A)와 접촉하는 게이트 전극층들(163)에 전하가 축적된다.The gate contact plug 192A may contact the gate electrode layers 163 of the second portions P2 of the first gate structure 160A_1 and the second gate structures 160A_2 , respectively. Charges are accumulated in the gate electrode layers 163 contacting the gate contact plug 192A by the charged particle beam irradiated onto the gate contact plug 192A.

테스트 소자 그룹(100A)이 정상적으로 형성된 경우, 하전 입자 빔에 의해 게이트 콘택 플러그(192A)에 축적된 전하는 제1 게이트 구조물(160A_1)의 게이트 전극층(163), 상부 콘택 플러그(193) 및 소스/드레인 콘택 플러그(191A)를 통해, 소스/드레인 영역(150)으로 이동할 수 있다. 즉, 게이트 콘택 플러그(192A)에 전하가 축적되지 않으므로, SEM 이미지 상의 게이트 콘택 플러그(192A)는 어둡게 나타날 수 있다.When the test element group 100A is normally formed, the charge accumulated in the gate contact plug 192A by the charged particle beam is transferred to the gate electrode layer 163 of the first gate structure 160A_1, the upper contact plug 193, and the source/drain. It may move to the source/drain region 150 through the contact plug 191A. That is, since charges are not accumulated in the gate contact plug 192A, the gate contact plug 192A may appear dark on the SEM image.

이와 달리, 테스트 소자 그룹(100A)의 하부 구조에 불량이 발생한 경우, 예를 들어 소스/드레인 콘택 플러그(191A)와 상부 콘택 플러그(193) 사이에 오픈 불량이 발생한 경우, 하전 입자 빔에 의한 전하는 소스/드레인 영역(150)으로 이동하지 못하고 게이트 콘택 플러그(192A), 제1 게이트 구조물(160A_1) 및 상부 콘택 플러그(193)에 축적되므로, SEM 이미지 상의 게이트 콘택 플러그(192A)는 밝게 나타날 수 있다.In contrast, when a defect occurs in the lower structure of the test element group 100A, for example, when an open defect occurs between the source/drain contact plug 191A and the upper contact plug 193, the charge by the charged particle beam Since it does not move to the source/drain region 150 and accumulates in the gate contact plug 192A, the first gate structure 160A_1, and the upper contact plug 193, the gate contact plug 192A on the SEM image may appear bright. .

도 4 내지 도 5b의 테스트 소자 그룹(100A)은, 도 2 내지 도 3b의 실시예에서와 마찬가지로, 게이트 콘택 플러그(192A)를 검출 패드로 구성하므로, 검사 소요 시간이 감소하고, 하부 불량 검출의 정확도가 향상될 수 있다.In the test element group 100A of FIGS. 4 to 5B, the gate contact plug 192A is configured as a detection pad, as in the embodiment of FIGS. Accuracy can be improved.

다음으로, 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹(100B)을 도시하는 레이아웃도고, 도 7a 및 도 7b는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹(100A)을 도시하는 단면도들이다.Next, FIG. 6 is a layout diagram illustrating a test element group 100B according to exemplary embodiments, and FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating a test element group 100A according to exemplary embodiments.

도 7a 및 도 7b는 도 6의 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ'를 따른 테스트 소자 그룹(100B)의 단면도들을 도시한 것이다.7A and 7B are cross-sectional views of the test element group 100B along lines I-I', II-II', III-III' and IV-IV' of FIG. 6 .

도 6 내지 도 7b의 실시예에서, 앞선 도 2 내지 도 3b와 동일한 도면 번호를 가지지만 알파벳이 다른 경우에는, 도 2 내지 도 3b와 다른 실시예를 설명하기 위한 것이며, 앞서 서술한 동일한 도면 번호에서 설명한 특징은 동일하거나 유사할 수 있다.In the embodiment of FIGS. 6 to 7B, if the same reference numbers as those of FIGS. 2 to 3B but different alphabets are used to describe a different embodiment from FIGS. 2 to 3B, the same reference numbers as described above. Features described in may be the same or similar.

도 6 내지 도 7b의 테스트 소자 그룹(100B)은 게이트 구조물들(160B)이 y 방향으로 분리된 점 및 게이트 콘택 플러그(192B)가 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)와 접촉하는 점에 있어서, 도 2 내지 도 3b의 테스트 소자 그룹(100)과 차이가 있다.The test element group 100B of FIGS. 6 to 7B has gate structures 160B separated in the y direction and gate contact plug 192B contacting source/drain contact plug 191B_2. There is a difference from the test element group 100 of FIGS. 2 to 3B.

도 6 내지 도 7b를 참조하면, 테스트 소자 그룹(100B)의 게이트 구조물들(160B)은 제1 부분(P1) 및 제2 부분(P2)을 포함할 수 있다. 제1 부분(P1)은 기판(101) 상에서 활성 영역(105)과 교차하여 y 방향으로 연장될 수 있다. 제2 부분(P2)은 제1 부분(P1)과 y 방향으로 이격되어 제1 부분(P1)과 마주하며, y 방향으로 연장될 수 있다. 제2 부분(P2)은 소자 분리층(110) 상에 배치되며, 활성 영역(105)과 교차하지 않을 수 있다.Referring to FIGS. 6 to 7B , the gate structures 160B of the test device group 100B may include a first part P1 and a second part P2 . The first portion P1 may cross the active region 105 on the substrate 101 and extend in the y direction. The second portion P2 may be spaced apart from the first portion P1 in the y direction, face the first portion P1, and may extend in the y direction. The second portion P2 is disposed on the device isolation layer 110 and may not cross the active region 105 .

테스트 소자 그룹(100B)은 제1 소스/드레인 콘택 플러그(191B_1) 및 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 소스/드레인 콘택 플러그들(191B_1,191B_2)은 각각 소스/드레인 영역들(150) 상에 배치되어, 소스/드레인 영역들(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.The test device group 100B may include a first source/drain contact plug 191B_1 and a second source/drain contact plug 191B_2. The first and second source/drain contact plugs 191B_1 and 191B_2 may be disposed on the source/drain regions 150 and electrically connected to the source/drain regions 150 .

제1 소스/드레인 콘택 플러그들(191B_1)은 인접하는 게이트 구조물들(160B)의 제1 부분들(P1) 사이에 배치될 수 있다. 제1 소스/드레인 콘택 플러그들(191B_1)은 게이트 구조물들(160B)의 제1 부분들(P1)과 y 방향을 따라 유사한 길이를 가질 수 있다.The first source/drain contact plugs 191B_1 may be disposed between the first portions P1 of adjacent gate structures 160B. The first source/drain contact plugs 191B_1 may have a length similar to that of the first portions P1 of the gate structures 160B along the y direction.

제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)는 게이트 구조물들(160B)의 제1 부분들(P1) 사이에서 소스/드레인 영역(150) 상에 배치되고 y 방향으로 연장되어, 게이트 구조물들(160B)의 제2 부분들(P2) 사이에 배치되는 부분을 포함할 수 있다. 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)는 제1 소스/드레인 콘택 플러그(191B_1)보다 y 방향을 따라 긴 길이를 가질 수 있다.The second source/drain contact plug 191B_2 is disposed on the source/drain region 150 between the first portions P1 of the gate structures 160B and extends in the y direction, thereby forming the gate structures 160B. It may include a part disposed between the second parts P2 of . The second source/drain contact plug 191B_2 may have a longer length along the y-direction than the first source/drain contact plug 191B_1.

게이트 콘택 플러그(192B)는 게이트 구조물(160B)의 제2 부분(P2) 및 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2) 상에 배치될 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192B)는 소자 분리층(110)의 상부에 배치될 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192B)는 제2 층간 절연층(182) 및 게이트 구조물들(160B)의 제2 부분(P2)의 게이트 캡핑층들(164)을 리세스하도록 배치될 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192B)는 게이트 구조물들(160B)의 제2 부분들(P2)의 게이트 전극층들(163)과 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192B)는 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)와 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.The gate contact plug 192B may be disposed on the second portion P2 of the gate structure 160B and the second source/drain contact plug 191B_2. The gate contact plug 192B may be disposed on the isolation layer 110 . The gate contact plug 192B may be disposed to recess the second interlayer insulating layer 182 and the gate capping layers 164 of the second portion P2 of the gate structures 160B. The gate contact plug 192B may contact and be electrically connected to the gate electrode layers 163 of the second portions P2 of the gate structures 160B. The gate contact plug 192B may contact and be electrically connected to the second source/drain contact plug 191B_2.

제1 및 제2 소스/드레인 콘택 플러그들(191B_1,191B_2)의 개수, 배치 위치 등은 도시된 것에 한정되지 않으며, 반도체 소자의 구조 등에 따라 변경될 수 있다.The number and arrangement positions of the first and second source/drain contact plugs 191B_1 and 191B_2 are not limited to those illustrated and may be changed according to the structure of a semiconductor device.

도 6 내지 도 7b에 도시된 테스트 소자 그룹(100B)은 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)의 끊김에 의한 오픈 불량을 검출할 수 있다.The test element group 100B illustrated in FIGS. 6 to 7B may detect an open defect due to disconnection of the second source/drain contact plug 191B_2.

게이트 콘택 플러그(192B)는 게이트 구조물들(160B)의 제2 부분(P2) 및 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)와 접촉할 수 있다. 게이트 콘택 플러그(192B)에 조사된 하전 입자 빔에 의해, 게이트 콘택 플러그(192B)와 접촉하는 게이트 구조물들(160B)의 제2 부분(P2) 및 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)에 전하가 축적된다.The gate contact plug 192B may contact the second portion P2 of the gate structures 160B and the second source/drain contact plug 191B_2. Charges are charged on the second portion P2 of the gate structures 160B and the second source/drain contact plug 191B_2 contacting the gate contact plug 192B by the charged particle beam irradiated to the gate contact plug 192B. is accumulated

테스트 소자 그룹(100B)이 정상적으로 형성된 경우, 하전 입자 빔에 의해 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)에 축적된 전하는 소스/드레인 영역(150)으로 이동하여 누설될 수 있다. 즉, 게이트 콘택 플러그(192B)에 전하가 축적되지 않으므로, SEM 이미지 상의 게이트 콘택 플러그(192B)는 어둡게 나타날 수 있다.When the test element group 100B is normally formed, charges accumulated in the second source/drain contact plug 191B_2 by the charged particle beam may move to the source/drain region 150 and leak. That is, since charges are not accumulated in the gate contact plug 192B, the gate contact plug 192B may appear dark on the SEM image.

이와 달리, 테스트 소자 그룹(100B)의 하부 구조에 불량이 발생한 경우, 예를 들어 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)에 끊김 불량이 발생한 경우, 하전 입자 빔에 의한 전하는 제2 소스/드레인 콘택 플러그(191B_2)를 통해 소스/드레인 영역(150)으로 이동할 수 없다. 따라서, 전하가 게이트 콘택 구조물(192B)에 축적되므로, SEM 이미지 상의 게이트 콘택 플러그(192B)가 밝게 나타날 수 있다.In contrast, when a defect occurs in the lower structure of the test element group 100B, for example, when a disconnection defect occurs in the second source/drain contact plug 191B_2, the charge by the charged particle beam is transferred to the second source/drain contact It cannot move to the source/drain region 150 through the plug 191B_2. Accordingly, since charges are accumulated in the gate contact structure 192B, the gate contact plug 192B may appear bright on the SEM image.

도 6 내지 도 7b의 테스트 소자 그룹(100B)은, 도 2 내지 도 3b의 실시예에서와 마찬가지로, MOL 레벨의 게이트 콘택 플러그(192B)를 검출 패드로 구성하므로, 검사 소요 시간이 감소하고, BEOL 불량에 의한 영향력이 배제되어 불량 검출의 정확도가 향상될 수 있다.Since the test element group 100B of FIGS. 6 to 7B configures the MOL level gate contact plug 192B as a detection pad, as in the embodiment of FIGS. 2 to 3B , the test required time is reduced and the BEOL Since the influence of defects is excluded, the accuracy of defect detection can be improved.

다음으로, 도 8은 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹(100C)을 도시하는 레이아웃도고, 도 9a 및 도 9b는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹(100C)을 도시하는 단면도들이다.Next, FIG. 8 is a layout diagram illustrating a test element group 100C according to exemplary embodiments, and FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views illustrating the test element group 100C according to exemplary embodiments.

도 9a 및 도 9b는 도 8의 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ'를 따른 테스트 소자 그룹(100)의 단면도들을 도시한 것이다.9A and 9B show cross-sectional views of the test element group 100 along lines I-I', II-II', III-III' and IV-IV' of FIG. 8 .

도 8 내지 도 9b의 실시예에서, 앞선 도 2 내지 도 3b와 동일한 도면 번호를 가지지만 알파벳이 다른 경우에는, 도 2 내지 도 3b와 다른 실시예를 설명하기 위한 것이며, 앞서 서술한 동일한 도면 번호에서 설명한 특징은 동일하거 나 유사할 수 있다.In the embodiment of FIGS. 8 to 9B, if the same reference numbers as those of FIGS. 2 to 3B but different alphabets are used to describe a different embodiment from FIGS. 2 to 3B, the same reference numbers as described above. The features described above may be the same or similar.

도 8 내지 도 9b의 테스트 소자 그룹(100C)은 제1 게이트 콘택 플러그(192C)에 더하여, 제2 게이트 콘택 플러그들(193C)을 더 포함한다는 점에 있어서, 도 2 내지 도 3b의 테스트 소자 그룹(100)과 차이가 있다.In that the test device group 100C of FIGS. 8 to 9B further includes second gate contact plugs 193C in addition to the first gate contact plug 192C, the test device group of FIGS. 2 to 3B There is a difference from (100).

제2 게이트 콘택 플러그들(193C)은 게이트 구조물들(160C) 상에 배치될 수 있다. 제2 게이트 콘택 플러그들(193C)은 게이트 구조물들(160C)의 게이트 캡핑층들(164)을 리세스하도록 배치되어, 게이트 전극층들(163)과 접촉할 수 있다. 제2 게이트 콘택 플러그들(193C)은 소스/드레인 콘택 플러그들(191C)의 사이에 배치될 수 있다.The second gate contact plugs 193C may be disposed on the gate structures 160C. The second gate contact plugs 193C may be disposed to recess the gate capping layers 164 of the gate structures 160C and may contact the gate electrode layers 163 . The second gate contact plugs 193C may be disposed between the source/drain contact plugs 191C.

도 8 내지 도 9b에는 각각의 게이트 구조물(191C) 상에 하나의 제2 게이트 콘택 플러그(193C)가 구비되어 있으나, 각각의 게이트 구조물(191C) 상에 배치되는 게이트 콘택 플러그(193C)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 실시예들에 따라, 각각의 게이트 구조물 상에는 복수 개의 게이트 콘택 플러그들이 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 게이트 구조물(160D) 상에는 3 개의 제2 게이트 콘택 플러그들(193D)이 배치될 수 있다.8 to 9B, one second gate contact plug 193C is provided on each gate structure 191C, but the number of gate contact plugs 193C disposed on each gate structure 191C is Not limited to this. According to example embodiments, a plurality of gate contact plugs may be disposed on each gate structure. For example, as shown in FIG. 10 , three second gate contact plugs 193D may be disposed on each gate structure 160D.

도 8 내지 도 9b에 도시된 테스트 소자 그룹(100C)은 게이트 구조물들(160C)과 이와 인접한 소스/드레인 콘택 플러그들(191C) 사이의 쇼트, 게이트 구조물들(160C)과 이와 인접한 소스/드레인 영역들(150) 사이의 쇼트, 및 제2 게이트 콘택 플러그들(193C)과 이와 인접한 소스/드레인 콘택 플러그들(191C) 사이의 쇼트를 검출할 수 있다.In the test device group 100C shown in FIGS. 8 to 9B , a short circuit between the gate structures 160C and the source/drain contact plugs 191C adjacent thereto, and the source/drain regions adjacent thereto the gate structures 160C Short circuits 150 and short circuits between the second gate contact plugs 193C and source/drain contact plugs 191C adjacent to the second gate contact plugs 193C may be detected.

제1 게이트 콘택 플러그(192C)는 게이트 구조물들(160C) 및 제2 게이트 콘택 플러그(193C)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 게이트 콘택 플러그(192C)에 조사된 하전 입자 빔에 의해, 제1 게이트 콘택 플러그(192C), 게이트 구조물들(160C)의 게이트 전극층들(163) 및 제2 게이트 콘택 플러그들(193C)에 전하가 축적된다.The first gate contact plug 192C may be electrically connected to the gate structures 160C and the second gate contact plug 193C. The first gate contact plug 192C, the gate electrode layers 163 of the gate structures 160C, and the second gate contact plugs 193C are affected by the charged particle beam irradiated to the first gate contact plug 192C. Charge accumulates.

테스트 소자 그룹(100C)이 정상적으로 형성된 경우, 하전 입자 빔에 의한 전하는 제1 게이트 콘택 플러그(192C), 게이트 전극층들(163) 및 제2 게이트 콘택 플러그들(193C)에 축적될 수 있다. 이로 인해, SEM 이미지 상의 제1 게이트 콘택 플러그(192C)는 축적된 전하에 의해 밝게 나타날 수 있다.When the test element group 100C is normally formed, charges due to the charged particle beam may be accumulated in the first gate contact plug 192C, the gate electrode layers 163, and the second gate contact plugs 193C. As a result, the first gate contact plug 192C on the SEM image may appear bright due to accumulated charges.

이와 달리, 테스트 소자 그룹(100C)의 하부 구조에 불량이 발생한 경우, SEM 이미지 상의 제1 게이트 콘택 플러그(192C)는 어둡게 나타날 수 있다. 예를 들어, 소스/드레인 콘택 플러그(191C)와 제2 게이트 콘택 플러그(193C) 사이에 쇼트 불량이 발생한 경우, 하전 입자 빔에 의한 전하는 제2 게이트 콘택 플러그(193C)로부터 인접한 소스/드레인 콘택 플러그(191C)를 통해 소스/드레인 영역(150)으로 이동하여 누설될 수 있다. 즉, 제1 게이트 콘택 플러그(192C)에 전하가 축적되지 않으므로, SEM 이미지 상의 제1 게이트 콘택 플러그(192C)는 어둡게 나타날 수 있다.In contrast, when a defect occurs in the lower structure of the test device group 100C, the first gate contact plug 192C may appear dark on the SEM image. For example, when a short circuit failure occurs between the source/drain contact plug 191C and the second gate contact plug 193C, charges due to the charged particle beam are transferred from the second gate contact plug 193C to the adjacent source/drain contact plug. It may leak by moving to the source/drain region 150 through 191C. That is, since charges are not accumulated in the first gate contact plug 192C, the first gate contact plug 192C may appear dark on the SEM image.

상술한 도 2 내지 도 10의 테스트 소자 그룹들(100,100A,100B,100C)은 도 1에 도시된 반도체 장치(10)의 복수의 칩 영역들(11)에 배치되어, 반도체 소자의 하부 구조에서 발생한 불량을 검출하는데 사용될 수 있다.The above-described test element groups 100, 100A, 100B, and 100C of FIGS. 2 to 10 are disposed in the plurality of chip regions 11 of the semiconductor device 10 shown in FIG. It can be used to detect defects that have occurred.

예시적인 실시예에서, 복수의 칩 영역들(도 1의 11)은 서로 다른 종류의 복수의 테스트 소자 그룹들을 포함하고, 각각의 테스트 소자 그룹들의 검사 결과를 대비하여 불량 검출 원인을 파악할 수 있다.In an exemplary embodiment, the plurality of chip areas ( 11 in FIG. 1 ) include a plurality of test element groups of different types, and a cause of defect detection may be identified by comparing test results of each test element group.

예를 들어, 도 2 내지 도 3b에 도시된 테스트 소자 그룹(100)은, 게이트 구조물들과 이와 인접한 소스/드레인 콘택 플러그들 사이의 쇼트, 및 게이트 구조물들과 이와 인접한 소스/드레인 영역들 간의 쇼트를 검출할 수 있다. 도 8 내지 도 9b에 도시된 테스트 소자 그룹(100C)은, 도 2 내지 도 3b의 테스트 소자 그룹(100)으로 검출 가능한 불량에 더하여, 게이트 콘택 플러그들과 이와 인접한 소스/드레인 콘택 플러그들 사이의 쇼트 불량을 추가로 검출할 수 있다.For example, the test device group 100 shown in FIGS. 2 to 3B has short circuits between gate structures and source/drain contact plugs adjacent thereto, and short circuits between gate structures and source/drain regions adjacent thereto. can be detected. In addition to the defects detectable by the test element group 100 of FIGS. 2 to 3B , the test element group 100C shown in FIGS. 8 to 9B has a gap between gate contact plugs and source/drain contact plugs adjacent thereto. A short circuit defect can be additionally detected.

테스트 소자 그룹들(100,100C)에 의한 불량 검출 결과, 도 2 내지 도 3b의 테스트 소자 그룹(100)에서는 정상으로 판정(SEM 이미지 상 패드 밝음)되고, 도 8 내지 도 9b의 테스트 소자 그룹(100C)에서 불량으로 판정(SEM 이미지 상 패드 어두움)되는 경우, 불량이 발생한 원인은 게이트 콘택 플러그들과 이와 인접한 소스/드레인 콘택 플러그들 사이의 쇼트 불량임을 파악할 수 있다.As a result of defect detection by the test element groups 100 and 100C, the test element group 100 of FIGS. 2 to 3B is determined to be normal (the pad is bright on the SEM image), and the test element group 100C of FIGS. 8 to 9B ) is determined to be defective (the pad is dark on the SEM image), it can be determined that the cause of the defect is a short defect between gate contact plugs and source/drain contact plugs adjacent thereto.

본 실시예에 따른 테스트 소자 그룹들은 하전 입자 빔을 조사하는 검출 패드가 MOL 레벨에 형성된 게이트 콘택 플러그이므로, BEOL 레벨에 패드를 형성하는 경우와 달리, BEOL 레벨에서의 불량(e.g., 콘택 플러그와 M1 Layer 패드 사이의 불량 등) 검출 없이 MOL 레벨에서의 불량을 선별적으로 검출할 수 있다. 이로써, 불량 검출의 정확성을 높일 수 있으며, BEOL 레벨 형성 전에 검출이 가능하므로 검사 소요 시간이 단축될 수 있다.In the test element groups according to the present embodiment, since the detection pad for irradiating the charged particle beam is a gate contact plug formed at the MOL level, unlike the case where the pad is formed at the BEOL level, defects at the BEOL level (e.g., contact plug and M1 Defects between layer pads, etc.) can be selectively detected at the MOL level without detection. Accordingly, the accuracy of defect detection can be increased, and since the detection is possible before the BEOL level is formed, the inspection time can be shortened.

도 2 내지 도 10의 실시예들에서는 반도체 소자가 MBCFETTM(Multi Bridge Channel FET)인 경우의 테스트 소자 그룹들을 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 반도자 소자가 활성 영역의 핀(fin) 구조를 갖는 트랜지스터인 finFET 소자인 경우에도, 본 발명에 따른 테스트 소자 그룹들이 적용될 수 있다.In the embodiments of FIGS. 2 to 10 , test device groups in the case where the semiconductor device is an MBCFET TM (Multi Bridge Channel FET) have been described, but are not limited thereto. In another embodiment, even when the semiconductor device is a finFET device, which is a transistor having a fin structure in an active region, the test device groups according to the present invention may be applied.

다음으로, 도 11a 내지 도 13b에서는 예시적인 실시예들에 따른 테스트 소자 그룹(100)의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면들이다. 도 11a 내지 도 13b는 도 2 내지 도 3b의 반도체 장치를 제조하기 위한 제조 방법의 실시예를 설명하며, 도 3a 및 도 3b에 대응하는 단면들을 도시한다.Next, in FIGS. 11A to 13B , cross-sections are shown according to a process sequence to describe a method of manufacturing the test element group 100 according to exemplary embodiments. 11A to 13B describe an embodiment of a manufacturing method for manufacturing the semiconductor device of FIGS. 2 to 3B and show cross-sections corresponding to FIGS. 3A and 3B.

우선, 테스트 소자 그룹의 제조 방법 중 소스/드레인 영역(150)을 형성하기 이전까지의 단계를 간략히 설명하기로 한다.First, steps prior to forming the source/drain regions 150 in the manufacturing method of the test element group will be briefly described.

기판(101) 상에 희생층들(120) 및 채널층들(140)을 교대로 적층한 적층 구조물을 형성할 수 있다. 적층 구조물 및 기판(101)의 일부를 제거하여 활성 구조물을 형성할 수 있다. 활성 구조물은 서로 교대로 적층되는 희생층들(120) 및 채널층들(140)을 포함할 수 있으며, 기판(101)의 일부가 제거되어 기판(101)의 상면으로부터 돌출되도록 형성되는 활성 영역(105)을 더 포함할 수 있다. 기판(101)의 일부가 제거된 영역에는, 절연성 물질을 매립한 후 활성 영역(105)이 돌출되도록 리세스함으로써 소자 분리층(110)이 형성될 수 있다.A stack structure in which the sacrificial layers 120 and the channel layers 140 are alternately stacked may be formed on the substrate 101 . An active structure may be formed by removing a portion of the laminated structure and the substrate 101 . The active structure may include sacrificial layers 120 and channel layers 140 that are alternately stacked with each other, and a portion of the substrate 101 is removed to protrude from the upper surface of the substrate 101. 105) may be further included. The device isolation layer 110 may be formed in a region where a portion of the substrate 101 is removed by filling an insulating material and then recessing the active region 105 so as to protrude.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 활성 구조물 상에 희생 게이트 구조물들(170) 및 스페이서층들(161)을 형성할 수 있다. 희생 게이트 구조물들(170) 및 스페이서층들(161)을 마스크로 이용하여, 희생 게이트 구조물들(170) 사이에서, 노출된 희생층들(120) 및 채널층들(140)을 제거하여 리세스 영역을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 11A and 11B , sacrificial gate structures 170 and spacer layers 161 may be formed on the active structure. A recess is formed by removing the exposed sacrificial layers 120 and the channel layers 140 between the sacrificial gate structures 170 using the sacrificial gate structures 170 and the spacer layers 161 as a mask. area can be formed.

소스/드레인 영역(150)이 리세스 영역 내에 형성될 수 있다. 소스/드레인 영역(150)은 리세스 영역 내에 에피택셜 성장(epitaxial growth) 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 소스/드레인 영역(150)은 채널층들(140)의 측면과 접촉할 수 있다. 소스/드레인 영역(150)은 인-시추(in-situ) 도핑에 의해 불순물을 포함할 수 있으며, 서로 다른 도핑 원소 및/또는 도핑 농도를 갖는 복수의 층들을 포함할 수도 있다.Source/drain regions 150 may be formed in the recess region. The source/drain regions 150 may be formed by performing an epitaxial growth process in the recess region. The source/drain regions 150 may contact side surfaces of the channel layers 140 . The source/drain regions 150 may include impurities by in-situ doping, and may include a plurality of layers having different doping elements and/or doping concentrations.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 희생 게이트 구조물들(170) 사이에 제1 층간 절연층(181)을 형성하고, 희생층들(120) 및 희생 게이트 구조물들(170)을 제거할 수 있다.Referring to FIGS. 12A and 12B , a first interlayer insulating layer 181 may be formed between the sacrificial gate structures 170 and the sacrificial layers 120 and the sacrificial gate structures 170 may be removed.

제1 층간 절연층(181)은 희생 게이트 구조물들(170) 및 소스/드레인 영역(150)을 덮는 절연막을 형성하고 평탄화 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.The first interlayer insulating layer 181 may be formed by forming an insulating film covering the sacrificial gate structures 170 and the source/drain regions 150 and performing a planarization process.

희생층들(120) 및 희생 게이트 구조물들(170)은 스페이서층들(161), 제1 층간 절연층(181), 및 채널층들(140)에 대하여 선택적으로 제거될 수 있다. 희생 게이트 구조물들(170)을 제거하여 상부 갭 영역들(UR)을 형성한 후, 상부 갭 영역들(UR)을 통해 노출된 희생층들(120)을 제거하여 하부 갭 영역들(LR)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 희생층들(120)이 실리콘 게르마늄(SiGe)을 포함하고, 채널층들(140)이 실리콘(Si)을 포함하는 경우, 희생층들(120)은 과초산(peracetic acid)을 식각제로 이용하는 습식 식각 공정을 수행하여 선택적으로 제거될 수 있다.The sacrificial layers 120 and the sacrificial gate structures 170 may be selectively removed with respect to the spacer layers 161 , the first interlayer insulating layer 181 , and the channel layers 140 . After the sacrificial gate structures 170 are removed to form the upper gap regions UR, the lower gap regions LR are formed by removing the sacrificial layers 120 exposed through the upper gap regions UR. can form For example, when the sacrificial layers 120 include silicon germanium (SiGe) and the channel layers 140 include silicon (Si), the sacrificial layers 120 contain peracetic acid. It can be selectively removed by performing a wet etching process using an etchant.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 상부 갭 영역들(UR) 및 하부 갭 영역들(LR) 내에 게이트 구조물(160)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 13A and 13B , a gate structure 160 may be formed in the upper gap regions UR and the lower gap regions LR.

게이트 유전층(162)은 상부 갭 영역들(UR) 및 하부 갭 영역들(LR)의 내면들을 컨포멀하게 덮도록 형성될 수 있다. 게이트 전극층(163)은 상부 갭 영역들(UR) 및 하부 갭 영역들(LR)을 완전히 매립하도록 형성할 수 있다. 게이트 전극층(163) 및 스페이서층들(161)은 상부 갭 영역들(UR)에서 상부로부터 소정 깊이로 제거될 수 있다. 상부 갭 영역들(UR)에서 게이트 전극층(163) 및 스페이서층들(161)이 제거된 영역에 게이트 캡핑층(164)이 형성될 수 있다. 이에 의해, 게이트 유전층(162), 게이트 전극층(163), 스페이서층들(161), 및 게이트 캡핑층(164)을 포함하는 게이트 구조물(160)이 형성될 수 있다.The gate dielectric layer 162 may be formed to conformally cover inner surfaces of the upper gap regions UR and the lower gap regions LR. The gate electrode layer 163 may be formed to completely fill the upper gap regions UR and lower gap regions LR. The gate electrode layer 163 and the spacer layers 161 may be removed to a predetermined depth from the top of the upper gap regions UR. A gate capping layer 164 may be formed in a region from which the gate electrode layer 163 and the spacer layers 161 are removed in the upper gap regions UR. Accordingly, the gate structure 160 including the gate dielectric layer 162 , the gate electrode layer 163 , the spacer layers 161 , and the gate capping layer 164 may be formed.

이후, 제2 층간 절연층(182)은 게이트 구조물(160) 및 제1 층간 절연층(181)을 덮는 절연막을 형성하고 평탄화 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.Then, the second interlayer insulating layer 182 may be formed by forming an insulating film covering the gate structure 160 and the first interlayer insulating layer 181 and performing a planarization process.

다음으로, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 함께 참조하면, 소스/드레인 콘택 플러그(191) 및 게이트 콘택 플러그(192)를 형성할 수 있다.Next, referring to FIGS. 2 , 3A and 3B together, a source/drain contact plug 191 and a gate contact plug 192 may be formed.

소스/드레인 콘택 플러그(191)는 제1 및 제2 층간 절연층들(181,182)을 패터닝하여 콘택 홀을 형성하고, 콘택 홀 내에 도전성 물질을 매립하여 형성될 수 있다. 콘택 홀의 하면은 소스/드레인 영역(150) 내로 리세스될 수 있다. 콘택 홀은 인접한 게이트 구조물들(160) 사이에서 y 방향을 따라 연장되는 형상으로 형성될 수 있다.The source/drain contact plug 191 may be formed by patterning the first and second interlayer insulating layers 181 and 182 to form a contact hole and filling the contact hole with a conductive material. A lower surface of the contact hole may be recessed into the source/drain region 150 . The contact hole may be formed to extend along the y direction between adjacent gate structures 160 .

게이트 콘택 플러그(192)는 제1 및 제2 층간 절연층들(181,182) 및 게이트 구조물(160)의 게이트 캡핑층(164)을 패터닝하여 콘택 홀을 형성하고, 콘택 홀 내에 도전성 물질을 매립하여 형성될 수 있다. 도 2의 레이아웃도에 도시된 바와 같이, 게이트 콘택 플러그(192)는 상부면이 대략 H자 형상을 갖도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다.The gate contact plug 192 is formed by patterning the first and second interlayer insulating layers 181 and 182 and the gate capping layer 164 of the gate structure 160 to form a contact hole and filling the contact hole with a conductive material. It can be. As shown in the layout diagram of FIG. 2 , the top surface of the gate contact plug 192 may be formed to have a substantially H shape, but is not limited thereto and may be variously changed.

반도체 장치(도 1의 10)의 선별적인 불량 검사를 수행한 이후, 복수의 칩 영역들(도 1의 11)의 집적회로 영역에 후속 BEOL 공정이 진행될 수 있다. 이와 동시에, 테스트 소자 그룹(100)에는 상부면 전체를 덮는 제3 층간 절연층(183)이 형성될 수 있다.After the semiconductor device ( 10 in FIG. 1 ) is selectively inspected for defects, a subsequent BEOL process may be performed on the integrated circuit area of the plurality of chip areas ( 11 in FIG. 1 ). At the same time, a third interlayer insulating layer 183 covering an entire upper surface of the test element group 100 may be formed.

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Therefore, various forms of substitution, modification, and change will be possible by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention described in the claims, which also falls within the scope of the present invention. something to do.

10: 반도체 장치 11: 칩 영역들
12: 분할 영역 100: 테스트 소자 그룹(TEG)
101: 기판 105: 활성 영역
110: 소자 분리층 140: 채널층
150: 소스/드레인 영역 160: 게이트 구조물
181: 제1 층간 절연층 182: 제2 층간 절연층
183: 제3 층간 절연층 191: 소스/드레인 콘택 플러그
192: 게이트 콘택 플러그 193: 상부 콘택 플러그
10: semiconductor device 11: chip regions
12: partition area 100: test element group (TEG)
101: substrate 105: active area
110: element isolation layer 140: channel layer
150: source/drain region 160: gate structure
181: first interlayer insulating layer 182: second interlayer insulating layer
183 third interlayer insulating layer 191 source/drain contact plug
192 gate contact plug 193 upper contact plug

Claims (10)

기판 상에서 제1 방향으로 연장되는 활성 영역;
상기 기판 상에서 상기 활성 영역과 교차하여 제2 방향으로 연장되는 게이트 구조물들;
상기 게이트 구조물들 상에 배치되어, 각각의 상기 게이트 구조물들의 게이트 전극층들과 접촉하는 제1 게이트 콘택 플러그;
상기 게이트 구조물들의 적어도 일측에서 상기 활성 영역 상에 배치되는 소스/드레인 영역들; 및
각각의 상기 소스/드레인 영역들 상에 배치되어, 각각의 상기 소스/드레인 영역들과 전기적으로 연결되는 소스/드레인 콘택 플러그들을 포함하되;
상기 제1 게이트 콘택 플러그는 상기 소스/드레인 콘택 플러그들과 상기 제2 방향으로 이격되어 상기 제1 방향으로 연장되는,
테스트 소자 그룹.
an active region extending in a first direction on the substrate;
gate structures extending in a second direction crossing the active region on the substrate;
first gate contact plugs disposed on the gate structures and contacting gate electrode layers of each of the gate structures;
source/drain regions disposed on the active region on at least one side of the gate structures; and
including source/drain contact plugs disposed on each of the source/drain regions and electrically connected to each of the source/drain regions;
The first gate contact plug is spaced apart from the source/drain contact plugs in the second direction and extends in the first direction.
group of test elements.
제1항에 있어서,
제2 게이트 콘택 플러그들을 더 포함하고,
상기 제2 게이트 콘택 플러그들은, 상기 제1 게이트 콘택 플러그와 상기 제2 방향으로 이격되며, 상기 게이트 구조물들 상에 배치되어 상기 게이트 구조물들의 게이트 전극층들과 접촉하는, 테스트 소자 그룹.
According to claim 1,
Further comprising second gate contact plugs;
The second gate contact plugs are spaced apart from the first gate contact plug in the second direction, and are disposed on the gate structures to contact gate electrode layers of the gate structures.
제2항에 있어서,
상기 제2 게이트 콘택 플러그들은 인접한 상기 소스/드레인 콘택 플러그들 사이에 배치되는, 테스트 소자 그룹.
According to claim 2,
The second gate contact plugs are disposed between adjacent source/drain contact plugs.
제2항에 있어서,
각각의 상기 게이트 구조물들 상에는 복수 개의 제2 게이트 콘택 플러그들이 배치되는, 테스트 소자 그룹.
According to claim 2,
A plurality of second gate contact plugs are disposed on each of the gate structures.
제1항에 있어서,
상기 소스/드레인 콘택 플러그의 상부면은 상기 게이트 콘택 플러그의 하부면보다 높은 레벨에 배치되는, 테스트 소자 그룹.
According to claim 1,
An upper surface of the source/drain contact plug is disposed at a level higher than a lower surface of the gate contact plug.
기판 상에서 제1 방향으로 연장되는 활성 영역;
상기 기판 상에서 상기 활성 영역과 교차하여 제2 방향으로 연장되는 제1 부분, 및 상기 기판 상에서 상기 제1 부분과 상기 제2 방향으로 이격되어 상기 제1 부분과 마주하며, 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 부분을 각각 포함하는 게이트 구조물들;
인접한 상기 게이트 구조물들의 상기 제1 부분들 사이에서 상기 활성 영역 상에 배치되는 소스/드레인 영역;
상기 소스/드레인 영역 상에 배치되어 상기 소스/드레인 영역과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 방향으로 연장되어 인접한 상기 게이트 구조물들의 상기 제2 부분들 사이에 배치되는 부분을 포함하는 소스/드레인 콘택 플러그; 및
상기 소스/드레인 콘택 플러그 및 상기 게이트 구조물들의 상기 제2 부분들 상에 배치되고, 각각의 상기 게이트 구조물들의 상기 제2 부분들의 게이트 전극층들과 접촉하는 게이트 콘택 플러그;를 포함하는
테스트 소자 그룹.
an active region extending in a first direction on the substrate;
A first portion on the substrate extending in a second direction crossing the active region, and spaced apart from the first portion in the second direction on the substrate, facing the first portion and extending in the second direction. gate structures each including a second portion;
a source/drain region disposed on the active region between the first portions of adjacent gate structures;
a source/drain contact plug including a portion disposed on the source/drain region, electrically connected to the source/drain region, and extending in the second direction and disposed between the second portions of adjacent gate structures. ; and
a gate contact plug disposed on the source/drain contact plug and the second portions of the gate structures and contacting gate electrode layers of the second portions of each of the gate structures;
group of test elements.
제6항에 있어서,
상기 활성 영역은 소자 분리층에 의해 한정되고,
상기 게이트 콘택 플러그는 상기 소자 분리층의 상부에 배치되는, 테스트 소자 그룹.
According to claim 6,
The active region is limited by a device isolation layer,
The test device group of claim 1, wherein the gate contact plug is disposed on the device isolation layer.
제6항에 있어서,
상기 게이트 콘택 플러그의 상부면 및 상기 소스/드레인 콘택 플러그의 상부면을 덮는 절연층을 더 포함하는, 테스트 소자 그룹.
According to claim 6,
and an insulating layer covering upper surfaces of the gate contact plug and the source/drain contact plug.
트랜지스터가 배치되는 집적회로 영역; 및
상기 집적회로 영역과 이웃하며, 복수의 테스트 소자 그룹들이 배치되는 더미 영역을 포함하고,
상기 복수의 테스트 소자 그룹들 각각은,
기판 상에서 제1 방향으로 연장되는 활성 영역과 교차하여 제2 방향으로 연장되는 게이트 구조물들; 및
상기 게이트 구조물들 상에 배치되어, 각각의 상기 게이트 구조물들의 게이트 전극층들과 접촉하고, 상기 제1 방향으로 연장되는 게이트 콘택 플러그를 포함하며, 전기적 신호가 인가되는 패드 영역을 포함하는,
반도체 장치.
an integrated circuit area where transistors are disposed; and
A dummy area adjacent to the integrated circuit area and in which a plurality of test element groups are disposed;
Each of the plurality of test element groups,
gate structures extending in a second direction crossing the active region extending in a first direction on the substrate; and
A gate contact plug disposed on the gate structures, contacting gate electrode layers of each of the gate structures, and extending in the first direction, and including a pad region to which an electrical signal is applied.
semiconductor device.
제9항에 있어서,
각각의 상기 복수의 테스트 소자 그룹들은 상기 게이트 구조물들 및 상기 패드 영역의 상부면을 덮는 절연층을 더 포함하는, 반도체 장치.

According to claim 9,
Each of the plurality of test element groups further includes an insulating layer covering upper surfaces of the gate structures and the pad region.

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