JPH0595045U - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 テストエレメントを含む半導体装置もしく
は、半導体装置を作製した同一ウェハー内のテストエレ
メントチップにおいて、テストエレメント近傍に、疑似
アクティブパターン１０８、１２４や、疑似ポリシリコ
ンパターン１０９からなる疑似パターンを配置する。 【効果】 半導体装置の回路システム部のパターン密度
とテストエレメント領域部のパターン密度が同等となる
ため、双方の寸法加工精度差がなくなり、テストエレメ
ントの測定結果が回路システム部に反映され、信頼性の
高い半導体装置を提供することが可能となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、テストエレメントを備える半導体装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の半導体装置では、半導体装置同一チップ内に製造工程の異常や回路の特 性を検査するために、トランジスタや、抵抗素子などの素子特性を測定するため のテストエレメントや、ポリシリコン配線幅や、アルミニウム配線幅や、コンタ クトホール径を測定するための寸法測定用のテストエレメントを配置する。

【０００３】 あるいはまた、半導体装置同一チップ内にテストエレメントを配置できない場 合は、同一シリコンウエハー内にテストエレメントチップとして、テストエレメ ント類を配置することが一般的である。

【０００４】 以下図面により従来例における半導体装置について説明する。図３は、半導体 装置同一チップ内にテストエレメントを配置した様態を示すものである。

【０００５】 図３に示すように、半導体装置３０１は、この半導体装置３０１に電源電圧や 入力信号を供給したり、電気信号を半導体装置外部に取り出すためのパッド領域 部３０２と、半導体装置３０１に与えられた信号を処理する回路システム領域部 ３０３と、素子特性測定用や寸法測定用テストエレメントからなるテストエレメ ント領域部３０４とにより構成する。

【０００６】 さらに、図４は、図３に示すテストエレメント領域部３０４を拡大して示す平 面図である。ここで図４（ａ）は、ＭＯＳトランジスタの特性を測定するための テストエレメントである。

【０００７】 図４（ａ）に示すように、テストエレメントは、ゲート電極４０１と、ソース 電極４０２と、ドレイン電極４０３とにより構成する。

【０００８】 さらに、ゲート電極４０１は、このゲート電極４０１に電位を与えるための測 定パッド４０７に、またさらにソース電極４０２は電源を供給するための測定パ ッド４０５に、ドレイン電極４０３は出力測定用パッド４０６に、それぞれコン タクトホール４０９を介して接続している。

【０００９】 またさらに測定用パッド４０８はバルク電位を供給するためのもので、バルク 拡散層４０４に電位を与えている。

【００１０】 また、図４（ｂ）は、拡散抵抗を測定するためのテストエレメントの配置を示 す平面図である。

【００１１】 拡散抵抗４１２は、アクティブ領域に形成する拡散抵抗４１２の両端に電位を 与えるための測定パッド４１０が、コンタクトホール４０９を介して接続してい る。

【００１２】 さらに拡散抵抗４１２の両端に電位を与えることにより拡散抵抗４１２を流れ る電流により電圧降下が生じるが、その降下電圧を測定する測定パッド４１１が コンタクトホール４０９を介して接続している。

【００１３】 このようにテストエレメント領域部は、測定パッドとテストエレメントにより 構成することが一般的である。

【００１４】 しかしながら、テストエレメント領域部において、測定用パッドは、測定を行 うためのプローブを接触させるために５０μｍ角から１００μｍ角の大きさを持 つ。なおかつ測定用パッドは、狭い領域にプローブを多数接触させなければなら ないので、多数の測定用パッドを１００μｍから２００μｍのピッチで配置しな ければならない。

【００１５】 またさらに図３に示すテストエレメント３０４の占有面積は、１００μｍ² か ら２５００μｍ² 程度である。

【００１６】 この結果、測定用パッドの配置ピッチに対してテストエレメントの占有面積が 少ないので、測定用パッドの間のかなり広い空間にテストエレメントが孤立して 存在することになる。すなわち回路システム領域部のパターン密度に対して、テ ストエレメント領域はたいへん粗いパターン密度となる。

【００１７】

【考案が解決しようとする課題】

半導体装置製造工程において、トランジスタを形成するアクティブ領域と配線 部のと形成は、エッチング技術により行われる。

【００１８】 このエッチング技術によるパターン加工精度は、エッチング液、およびエッチ ングガスの加工パターンへの回り込み易さにより変化し、またさらにエッチング で取り除かれる部分の物質の量によっても変わってくる。

【００１９】 これは、被エッチング物質のパターン密度に依存する、いわゆるローディング 効果による影響がたいへんに大きいことを示している。

【００２０】 一般的に、パターン密度が粗であればエッチング液やエッチングガスが加工パ ターンに回り込み易くなるため、エッチング速度は速くなる。これに対して、エ ッチングで取り除かれる部分の物質量が多ければ、エツチング速度は遅くなる。

【００２１】 そのために、図３に示す回路システム領域部３０３と、テストエレメント領域 部３０４とのパターン密度に差が生じることにより、回路システム領域部３０３ とテストエレメント領域部３０４とのエッチング速度に違いが生じる。

【００２２】 この結果、テストエレメントによるデバイス特性検査結果や寸法検査結果が、 実際の回路システム領域部３０３のデバイス特性や配線幅やコンタクトホール径 とは一致しないということが生じる。

【００２３】 そのために、テストエレメントの検査では、その半導体装置は良品と判定され るが、実際の回路システム部のデバイス特性やパターン寸法はテストエレメント の測定結果とは違ってしまい、テストエレメントによる評価それ自身の信頼性が 乏しいものとなるという問題が生じる。

【００２４】 そこで本考案の目的は、上記課題を解決して、テストエレメント領域部と回路 システム領域部とのパターン加工精度を同一のものとし、テストエレメント領域 部を測定することにより回路システム領域部の正確なモニタリングを可能とし、 より信頼性の高い半導体装置を提供するものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案の半導体装置においは、回路システム領域部 とテストエレメント領域部とのパターン密度を同一とするための疑似パターンで ある、疑似アクティブ領域、疑似アルミニウム配線、疑似ポリシリコン配線など を、少なくともテストエレメントの近傍に配置する。

【００２６】

【実施例】

以下本考案の実施例を図面を用いて説明する。図１（ａ）、図１（ｂ）は本考 案によるテストエレメントを示す平面図である。

【００２７】 図１（ａ）は、ＭＯＳトランジスタの特性を調べるためのテストエレメントで ある。ＭＯＳトランジスタは、ポリシリコンからなるゲート電極１０１と、ソー ス電極１０２と、ドレイン電極１０３とにより構成する。

【００２８】 ゲート電極１０１は、このゲート電極１０１に電位を与えるための測定パッド １０４に、ソース電極１０２は電源を供給するための測定パッド１０５に、ドレ イン電極１０３は出力測定用パッド１０６に、それぞれコンタクトホール１１０ を介して接続している。

【００２９】 また測定パッド１０７は、バルクの電位を供給するためのものであり、バルク 拡散領域１１１にコンタクトホール１１０を介して接続している。

【００３０】 ＭＯＳトランジスタのテストエレメントでは、ゲート電極１０１のポリシリコ ンの加工精度や、アクティブ領域の加工精度が特性に大きく影響する。そこで、 このＭＯＳトランジスタのテストエレメントでは、回路システム部のアクィブ領 域とのパターン密度を同等にするために、疑似パターンとしての疑似アクティブ パターン１０８と、回路システム部のポリシリコンパターン密度とを同等にする ために、疑似パターンとしての疑似ポリシリコンパターン１０９とを配置してい る。

【００３１】 また図１（ｂ）は、拡散抵抗を検査するためのテストエレメントである。拡散 抵抗１２１は、アクティブ領域に形成し、拡散抵抗１２１の両端に電位を与える ための測定パッド１２２がコンタクトホール１１０を介して接続する。

【００３２】 またさらに拡散抵抗１２１を流れる電流により電圧降下するが、その降下電圧 を測定する測定パッド１２３がコンタクトホール１１０を介して接続している。

【００３３】 拡散抵抗１２１のテストエレメントで抵抗測定に影響を及ぼすのはアクティブ パターンの加工精度である。このため、拡散抵抗１２１の近傍に回路システム部 のアクティブ領域のパターン密度を同等にするための疑似パターンとして疑似ア クティブパターン１２４を配置している。

【００３４】 また図２のグラフには、マスク寸法に対するエッチング後のポリシリコン線幅 を示す。

【００３５】 図３のグラフに示すように、従来のテストエレメントによるポリシリコン線幅 ２０２は内部回路のポリシリコン線幅２０３に対して０．２〜０．３μｍ程度細 くなっている。

【００３６】 しかしながら本考案の疑似パターンを配置する半導体装置においては、内部回 路と同等に線幅２μｍのポリシリコンラインを４μｍピッチでテストエレメント の周辺に配置したテストエレメントのポリシリコン線幅２０１は、内部回路のポ リシリコン線幅２０３に対して全く差が生じていない。

【００３７】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案による半導体装置は、疑似パターンによ り回路システム部のパターン密度とテストエレメントのパターン密度が同等とな り、双方の寸法加工精度の差が無くなる。このため、テストエレメントにより測 定する寸法測定値や、トランジスタ特性値や、抵抗値などのデバイス特性は、製 造工程におけるパターン加工精度とデバイス特性のばらつきとを精度良く反映し ており、そのテストエレメントの検査結果をそのまま回路システム部に反映する ことができる。この結果、半導体装置の検査管理において、高い信頼性を有する 半導体装置をが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例における半導体装置のテストエ
レメントを示す平面図である。

【図２】本考案の実施例におけるポリシリコン線幅のパ
ターン依存性を表わすグラフである。

【図３】従来の半導体装置におけるテストエレメントを
示す平面図である。

【図４】従来の半導体装置におけるテストエレメントを
拡大して示す平面図である。

【符号の説明】

１０１ ゲート電極 １０２ ソース電極 １０３ ドレイン電極 １０８、１２４ 疑似アクティブパターン １０９ 疑似ポリシリコンパターン １１０ コンタクトホール １１１ バルク拡散領域 １２１ 拡散抵抗

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 テストエレメントを含む半導体装置もし
   くは半導体装置を作製した同一ウエハー内のテストエレ
   メントチップにおいて、少なくともテストエレメント近
   傍に疑似パターンを配置することを特徴とする半導体装
   置。