JPH1079407A - Dry etching damage detection device and semiconductor device diagnosis method - Google Patents

Dry etching damage detection device and semiconductor device diagnosis method

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JPH1079407A
JPH1079407A JP8234843A JP23484396A JPH1079407A JP H1079407 A JPH1079407 A JP H1079407A JP 8234843 A JP8234843 A JP 8234843A JP 23484396 A JP23484396 A JP 23484396A JP H1079407 A JPH1079407 A JP H1079407A
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JP
Japan
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wiring
semiconductor substrate
dry etching
metal wiring
wiring pattern
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JP8234843A
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Takayuki Yamada
隆順 山田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device of detecting dry etching damage, capable of monitoring a process with high sensitivity, based on the deterioration of an insulation film in the dry etching process and in an actual device structural state of the device, and a method of diagnosing semiconductor device using them. SOLUTION: A semiconductor device is formed by a metal wire 106 connected to a gate electrode of MOS-type capacitor and a metal wire 110 adjoining the metal wire 106 at a distance less than 1μm and connected to a semiconductor substrate through diode, and a damage to the metal wire 106 caused by the presence of the metal wire 110 is calculated. This enables detecting dry etching damage with high sensitivity and sensitive to process variation.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はMOS型半導体装置
(ドライエッチングダメージ検出装置)に関するもので
あり、特に製造の際のドライエッチング工程を絶縁膜ダ
メージに基づいてモニターするための方法と、前記ドラ
イエッチング工程での劣化を設計段階において防止する
ことのできるMOS型半導体装置の診断方法を提供す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS type semiconductor device (dry etching damage detecting device), and more particularly, to a method for monitoring a dry etching process in manufacturing based on an insulating film damage, and a method for monitoring the dry etching process. Provided is a method for diagnosing a MOS semiconductor device, which can prevent deterioration in an etching process at a design stage.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化が大き
く進展してきており、MOS型半導体装置においても、
トランジスタ素子の微細化に伴って、ゲート絶縁膜の薄
膜化がはかられてきている。その結果、具体的には0.
25μmルールでは6〜8nmの薄いゲート絶縁膜が使
用されることになりつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration of semiconductor integrated circuits has been greatly advanced.
With the miniaturization of transistor elements, the thickness of gate insulating films has been reduced. As a result, specifically, 0.
In the 25 μm rule, a thin gate insulating film of 6 to 8 nm is being used.

【0003】上記のような薄いゲート絶縁膜を有する半
導体装置を製造する際には、製造工程中に発生するゲー
ト絶縁膜へのダメージが問題となる。さらに、デバイス
の微細化に伴う配線パターンの高アスペクト比化や、さ
らにはプラズマの高密度化といったプロセス条件の変化
に伴って、ドライエッチング工程において配線パターン
に注入される電荷はますます増大しつつある。従って、
ドライエッチング工程において、配線パターンに注入さ
れた電荷が、ゲート絶縁膜中を流れることによって生じ
る、ゲート絶縁膜の破壊、劣化、およびトランジスタ特
性の劣化(しきい値電圧変動、飽和電流値減少)は、微
細化にともなって大きな問題となってくる。
When manufacturing a semiconductor device having a thin gate insulating film as described above, there is a problem of damage to the gate insulating film occurring during the manufacturing process. Furthermore, the charge injected into the wiring pattern in the dry etching process is increasing with the changes in process conditions such as higher aspect ratio of the wiring pattern due to the miniaturization of devices and furthermore, higher density of plasma. is there. Therefore,
In the dry etching process, the destruction and deterioration of the gate insulating film and the deterioration of the transistor characteristics (threshold voltage fluctuation and saturation current value decrease) caused by the flow of the charge injected into the wiring pattern through the gate insulating film are as follows. However, with miniaturization, it becomes a big problem.

【0004】このような課題を解決するための従来の技
術として、ドライエッチング工程のプロセス条件を最適
化することによって、配線パターンに注入される電荷量
を最小化させることが行われてきた。
As a conventional technique for solving such a problem, the amount of electric charge injected into a wiring pattern has been minimized by optimizing a process condition in a dry etching process.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記ドライエッチング
プロセス条件の最適化を行うに際しては、そのダメージ
を定量的に評価するための手法が非常に重要となる。従
来のドライエッチングダメージ評価に際しては、図10
に示すようなアンテナ配線を有するTEG(Test
Element Group)が用いられ、アンテナT
EGのアンテナ長、あるいはアンテナアスペクト比を変
動させた場合について、MOS型トランジスタの特性値
の変動、あるいはゲート絶縁膜信頼性寿命等の評価が行
われてきた。
In optimizing the dry etching process conditions, a technique for quantitatively evaluating the damage is very important. FIG. 10 shows a conventional dry etching damage evaluation.
A TEG (Test
Element Group) is used, and the antenna T
When the antenna length or the antenna aspect ratio of the EG is changed, the evaluation of the change in the characteristic value of the MOS transistor, the reliability life of the gate insulating film, and the like has been performed.

【0006】しかしながら、このようなゲート電極に接
続された金属配線のみからなるアンテナ配線TEGで
は、そのダメージ検出性能の点で問題がある。例えば、
半導体基板と電気的に接続されたアンテナ配線がゲート
電極配線に比較的広範囲いにわたって隣接して存在する
場合には、トランジスタへのダメージが増幅されるとい
う現象がある。このようなゲート電極配線と半導体基板
と電気的に接続された配線との隣接は、実デバイスでの
配線レイアウトでは非常に頻繁に存在するのにも関わら
ず、前記従来のゲート電極配線のみからなるアンテナT
EGを用いた評価では、このようなレイアウトに起因し
たダメージを評価することができない。従って、従来の
アンテナTEGを用いた方法では、実デバイスに即した
プロセスの最適化を行うことが困難であった。
However, such an antenna wiring TEG including only a metal wiring connected to the gate electrode has a problem in terms of its damage detection performance. For example,
When an antenna wiring electrically connected to a semiconductor substrate is adjacent to a gate electrode wiring over a relatively wide area, there is a phenomenon that damage to a transistor is amplified. Such an adjacency between the gate electrode wiring and the wiring electrically connected to the semiconductor substrate is composed of only the conventional gate electrode wiring, despite the fact that the wiring is very frequently present in a wiring layout in an actual device. Antenna T
The evaluation using the EG cannot evaluate the damage caused by such a layout. Therefore, in the method using the conventional antenna TEG, it has been difficult to optimize the process according to the actual device.

【0007】さらに、この隣接した半導体基板と電気的
に接続された配線に起因するダメージは、局所的なプラ
ズマポテンシャルの不均一性によってもたらされると考
えられており、そのためプラズマ条件の変動等の影響を
非常に受けやすいという特徴を有している。従来のゲー
ト電極配線のみからなるアンテナTEGを用いてドライ
エッチング工程のモニター、管理を行っている場合に
は、実デバイスでのダメージがプロセス変動により増大
しているのにも関わらず、モニターに用いているアンテ
ナTEGにおけるダメージがあまり変動しないという問
題があった。
Further, it is considered that the damage caused by the wiring electrically connected to the adjacent semiconductor substrate is caused by a local non-uniformity of the plasma potential. Is very susceptible to When the dry etching process is monitored and managed by using the conventional antenna TEG consisting only of the gate electrode wiring, it is used for the monitor even though the damage in the actual device is increased due to the process variation. There is a problem that the damage on the antenna TEG does not fluctuate much.

【0008】従って、本発明は上記問題点に鑑み、ドラ
イエッチング工程での電荷注入によるゲート絶縁膜劣化
に基づいた前記ドライエッチング工程のモニターを、高
感度で、しかも実デバイス構造に即した状態で行うため
の方法と、前記ドライエッチング工程での劣化を設計段
階において予め防止するための配線レイアウトの診断方
法を提供することを目的とする。
Accordingly, in view of the above problems, the present invention provides a method for monitoring a dry etching process based on deterioration of a gate insulating film due to charge injection in the dry etching process with high sensitivity and in accordance with an actual device structure. It is an object of the present invention to provide a method for performing the method and a method for diagnosing a wiring layout for preventing deterioration in the dry etching step at a design stage in advance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ゲート電極配線に隣接して半導体基板と接続された
配線を配置した高感度ドライエッチングダメージ検出装
置を提供することにより、実デバイスでのダメージ量を
想定したプロセス最適化、プロセス管理を行うことを可
能にし、さらに上記ドライエッチングダメージ検出装置
を用いた評価結果に基づき、半導体集積回路の各配線層
の配線レイアウトを、ゲート絶縁膜信頼性劣化の観点か
ら診断するための手法を提供するものである。
In order to achieve the above object, there is provided a high-sensitivity dry etching damage detecting device in which a wiring connected to a semiconductor substrate is arranged adjacent to a gate electrode wiring, thereby realizing a practical device. Process optimization and process management assuming the amount of damage of the semiconductor integrated circuit. The present invention provides a technique for diagnosing from the viewpoint of sex deterioration.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により本発明を
詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments.

【0011】本発明は、上記したように、MOSキャパ
シタの電極と電気的に接続された第1の金属配線とは別
に存在する半導体基板と電気的に接続された第2の金属
配線から受けるMOSキャパシタへの影響を考慮したも
のであり、上記の影響は、配線の高さ等のサイズによっ
ても異なるが、上記の第1の金属配線と第2の金属配線
間の距離が1μm以下の場合において発生する。
According to the present invention, as described above, a MOS transistor received from a second metal wiring electrically connected to a semiconductor substrate which exists separately from a first metal wiring electrically connected to an electrode of a MOS capacitor is provided. The influence on the capacitor is taken into consideration, and the above-mentioned influence depends on the size of the wiring, such as the height. However, when the distance between the first metal wiring and the second metal wiring is 1 μm or less, Occur.

【0012】また、上記のように、第1の金属配線と第
2の金属配線間の距離が1μm以下の場合においてであ
っても、特にMOSキャパシタの絶縁膜面積をS[μm
2]、金属配線の高さをH[μm]としたとき、第1の
金属配線の内、第2の金属配線と隣接している部分の長
さが100×S/H以上である場合に影響が大きい。
As described above, even when the distance between the first metal wiring and the second metal wiring is 1 μm or less, the insulating film area of the MOS capacitor is particularly reduced to S [μm
2] When the height of the metal wiring is H [μm] and the length of the portion of the first metal wiring adjacent to the second metal wiring is 100 × S / H or more, A large impact.

【0013】(実施の形態1)図1は本発明実施の形態
1におけるドライエッチングダメージ検出装置の構造図
を示したものである。図1(a)は半導体装置の平面
図、図1(b)は図1(a)中A−A’に対応するMO
S型トランジスタおよびダイオードの断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a structural view of a dry etching damage detecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a plan view of a semiconductor device, and FIG. 1B is an MO corresponding to AA ′ in FIG.
It is sectional drawing of an S-type transistor and a diode.

【0014】図1において、101はP型半導体基板1
00上に形成された素子分離領域、102はN型MOS
トランジスタ103を構成するゲート絶縁膜、104は
ゲート電極、105は半導体素子上に形成された層間絶
縁膜、金属配線106はコンタクトプラグ107を介し
て、前記N型MOSトランジスタのゲート電極104に
接続されている。また、108はP型半導体基板100
中に形成されたN型半導体領域であり、ダイオード10
9を形成している。金属配線110はコンタクトプラグ
111を介して、前記ダイオード109に接続されてい
る。
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a P-type semiconductor substrate 1
The element isolation region formed on the reference numeral 00 is an N-type MOS
A gate insulating film constituting the transistor 103, 104 is a gate electrode, 105 is an interlayer insulating film formed on the semiconductor element, and a metal wiring 106 is connected to the gate electrode 104 of the N-type MOS transistor via a contact plug 107. ing. 108 denotes a P-type semiconductor substrate 100
An N-type semiconductor region formed therein;
9 are formed. The metal wiring 110 is connected to the diode 109 via a contact plug 111.

【0015】本実施の形態によれば、ゲート電極104
に接続された金属配線106に隣接した金属配線110
(ダイオード109に接続)の存在によって、ゲート絶
縁膜103へのダメージは大きく増幅される。図2に
は、ドライエッチング時における金属配線106と金属
配線110との間のアスペクト比とゲート絶縁膜信頼性
劣化との相関を示す。比較のため、図3に示すようにダ
イオードに接続されていない金属配線112が隣接して
いる場合についての結果も示す。ダイオード接続配線が
隣接することによってダメージが増大しており、さらに
アスペクト比が大きくなるに従ってその差が増加する傾
向にあることが分かる。従って、本実施の形態に示した
アンテナTEGを用いることにより、感度よくドライエ
ッチングダメージをモニターすることができる。
According to the present embodiment, the gate electrode 104
Wiring 110 adjacent to the metal wiring 106 connected to
The damage to the gate insulating film 103 is greatly amplified by the presence of (connected to the diode 109). FIG. 2 shows the correlation between the aspect ratio between the metal wiring 106 and the metal wiring 110 during dry etching and the deterioration of the reliability of the gate insulating film. For comparison, the results for the case where the metal wiring 112 not connected to the diode is adjacent as shown in FIG. 3 are also shown. It can be seen that the damage increases due to the adjacent diode connection wires, and the difference tends to increase as the aspect ratio increases. Therefore, dry etching damage can be monitored with high sensitivity by using the antenna TEG described in this embodiment.

【0016】なお、本実施の形態においては、ダイオー
ドに接続された金属配線を用いているが、半導体基板と
抵抗性接触している金属配線を用いた場合についても同
等の効果が得られる。
In this embodiment, the metal wiring connected to the diode is used. However, the same effect can be obtained when a metal wiring which is in resistive contact with the semiconductor substrate is used.

【0017】(実施の形態2)図4は本発明実施の形態
2における、ドライエッチングダメージのモニター手法
を示すフローチャートである。図中ステップ200にお
いて、図5、7に示すような第N層金属配線ドライエッ
チングダメージ検出用装置と、リファレンス評価用装置
を、製品と同一ウェハー上に設置する。ステップ201
においては、前記ドライエッチング処理の際に用いた前
記ウェハー上のレジスト除去処理を行う。ステップ20
2においては、図7に示すような装置を用いて、前記リ
ファレンス評価用装置、およびドライエッチングダメー
ジ検出装置の絶縁膜に例えば100mA/cm2の一定
電流密度で電荷注入を行い、前記絶縁膜が破壊に至るま
での注入総電荷量Qbd1[C/cm2]、およびQb
d2[C/cm2]をそれぞれ測定する。ステップ20
3においては、前記Qbd2と前記Qbd1との差を計
算することにより、ダメージ量ΔQbd[C/cm2]
を計算する。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a flowchart showing a method of monitoring dry etching damage in Embodiment 2 of the present invention. In step 200 in the figure, an apparatus for detecting the dry etching damage of the N-th layer metal wiring and an apparatus for evaluating the reference as shown in FIGS. 5 and 7 are installed on the same wafer as the product. Step 201
In the above, a resist removal process on the wafer used in the dry etching process is performed. Step 20
In 2, charge injection is performed at a constant current density of, for example, 100 mA / cm 2 into the insulating film of the reference evaluation device and the dry etching damage detection device using a device as shown in FIG. And Qbd1 [C / cm2] and Qb
d2 [C / cm2] is measured. Step 20
In No. 3, the difference between the Qbd2 and the Qbd1 is calculated to calculate the damage amount ΔQbd [C / cm2].
Is calculated.

【0018】本実施の形態によれば、製品と同一ウェハ
ー上に設けられた高感度ドライエッチングダメージ検出
装置を用いることにより、製品の第N層ドライエッチン
グ処理と同時に、前記ドライエッチング工程におけるダ
メージ量の検出を行うことができ、非常に高感度、高精
度のダメージモニターが可能となる。
According to the present embodiment, by using the high-sensitivity dry etching damage detection device provided on the same wafer as the product, the amount of damage in the dry etching step can be performed simultaneously with the N-th layer dry etching of the product. , And very high sensitivity and high precision damage monitoring can be performed.

【0019】なお、本実施の形態においては、ドライエ
ッチングダメージ検出装置の絶縁膜は、製品のMOS型
トランジスタのゲート絶縁膜と同時に形成しており、実
製品に即したドライエッチングダメージの検出が可能と
なっている。
In this embodiment, the insulating film of the dry etching damage detecting device is formed simultaneously with the gate insulating film of the MOS transistor of the product, so that the dry etching damage suitable for the actual product can be detected. It has become.

【0020】また、本実施の形態においては、ウェハー
ごとにQbd1を測定しているが、通常Qbd1の変動
はQbd2の変動に対して十分小さいため、適当な間隔
で測定されデータベース化された値をQbd1として用
いてもよい。
In this embodiment, Qbd1 is measured for each wafer. However, since the fluctuation of Qbd1 is usually sufficiently small compared to the fluctuation of Qbd2, the values measured at appropriate intervals and stored in a database are used. It may be used as Qbd1.

【0021】また、本実施の形態においては、ダメージ
量の評価を行う第N層金属配線ドライエッチング処理の
後、レジスト除去を行った直後にダメージ定量化評価を
行っているが、レジスト除去後に別の処理を行った後に
おいても、必要に応じて前記第N層金属配線を表面に露
出させる工程を加えることにより、同等のダメージ評価
を行うことができる。
In this embodiment, the damage quantification evaluation is performed immediately after the resist is removed after the dry etching of the N-th layer metal wiring for evaluating the amount of damage. Even after performing the above-mentioned processing, the same damage evaluation can be performed by adding a step of exposing the N-th layer metal wiring to the surface as necessary.

【0022】(実施の形態3)図8は本発明実施の形態
3における、配線レイアウトの診断方法を示すフローチ
ャートである。図中ステップ300において、第N−1
層と第N層とを接続させるコンタクトを第N層以下の配
線層における半導体基板との接続形態によって、(1)
ゲート電極にのみ接続したコンタクト、(2)半導体基
板と抵抗性、あるいは整流性接続を有するコンタクト、
(3)いずれとも接続されていないコンタクト、の3種
に分類する。ステップ301においては、第N層配線レ
イヤーにおける配線レイアウトデータから、独立した配
線パターンを抽出し、互いに独立したK本の配線パター
ンを得る。ステップ302においては、前記ステップ3
00、301の結果から、すべての第N層配線パターン
から、第N層以下の配線層における半導体基板との接続
形態に基づいて、(1)ゲート電極にのみ接続した配線
パターンA1、A2…、Ak(各配線についてそれぞれ
に接続されたトランジスタの総ゲート絶縁膜面積情報S
1、S2…、Skを与える)、(2)半導体基板と抵抗
性、あるいは整流性接続を有する配線パターンB、を抽
出する。続いて、前記ステップ302で抽出されたk本
の独立したゲート電極のみに接続された配線パターンA
1、A2…、Akのそれぞれの配線について、ステップ
303〜305の計算をおこなう。ステップ303にお
いては、配線パターンAn(n=1〜k)の任意の側壁
点から前記配線パターンBへの最短距離xを計算する。
ステップ304においては、予め求めてある係数A、B
を用いてy=Aexp(B/x)なる値yを計算する。
ステップ305においては前記配線パターンAnの全領
域にわたって前記y値を計算、積分することによってダ
メージ量Yn[C]を計算する。最後に、ステップ30
6においては、k本の配線のYnのいずれかにおいて、
例えばSn[cm2]×10以上のものがある場合には
『NG』を出力し、ない場合には『OK』を出力する
(ここで、前記第N層金属配線の高さをH[μm]とす
る)。すなわち、本実施の形態では、MOS型トランジ
スタのゲート電極に接続された第1の配線パターンと、
半導体基板との抵抗性または整流性接続を有する第2の
配線パターンとを抽出した後、第1の配線パターンの任
意の点における第2の配線パターンとの最短距離xを計
算し、その後xに依存するダメージ量yを求めて、yを
積分している。
(Embodiment 3) FIG. 8 is a flowchart showing a wiring layout diagnosis method according to Embodiment 3 of the present invention. In step 300 in FIG.
The contact for connecting the layer and the N-th layer is formed by the connection mode with the semiconductor substrate in the wiring layer of the N-th layer or lower according to (1)
A contact connected only to the gate electrode, (2) a contact having a resistive or rectifying connection with the semiconductor substrate,
(3) The contacts are classified into three types: contacts that are not connected to any of them. In step 301, independent wiring patterns are extracted from the wiring layout data in the Nth wiring layer, and K wiring patterns independent of each other are obtained. In step 302, the step 3
From the results of 00 and 301, (1) the wiring patterns A1, A2,... Connected only to the gate electrodes based on the connection form with the semiconductor substrate in the wiring layers below the Nth layer from all the Nth wiring patterns. Ak (for each wiring, total gate insulating film area information S of transistors connected to each wiring,
1, S2..., Sk), and (2) a wiring pattern B having a resistive or rectifying connection with the semiconductor substrate is extracted. Subsequently, the wiring pattern A connected only to the k independent gate electrodes extracted in the step 302
The calculations in steps 303 to 305 are performed for the wirings of 1, A2,. In step 303, the shortest distance x from an arbitrary side wall point of the wiring pattern An (n = 1 to k) to the wiring pattern B is calculated.
In step 304, the coefficients A and B obtained in advance
Is used to calculate a value y such that y = Aexp (B / x).
In step 305, the amount of damage Yn [C] is calculated by calculating and integrating the y value over the entire area of the wiring pattern An. Finally, step 30
6, in any of the Y wirings of the k wirings,
For example, “NG” is output if there is a material of Sn [cm 2] × 10 or more, and “OK” is output if there is no material (here, the height of the N-th layer metal wiring is H [μm] And). That is, in the present embodiment, the first wiring pattern connected to the gate electrode of the MOS transistor
After extracting a second wiring pattern having a resistive or rectifying connection with the semiconductor substrate, a shortest distance x to the second wiring pattern at an arbitrary point of the first wiring pattern is calculated. The dependent damage amount y is obtained, and y is integrated.

【0023】本実施の形態においては、ステップ303
〜304において、半導体基板と電気的に接続された配
線パターンの存在によって、ゲート電極配線に導入され
るダメージ量を、金属配線間の距離xに応じて、Aex
p(B/x)なる式により計算することができる。従っ
て、本実施の形態により、ドライエッチング工程でのゲ
ート絶縁膜信頼性劣化の増大が、規定値を上回るか否か
について、配線レイアウトを計算機処理することにより
診断することができる。
In the present embodiment, step 303
To 304, the amount of damage introduced into the gate electrode wiring due to the presence of the wiring pattern electrically connected to the semiconductor substrate is reduced by Aex according to the distance x between the metal wirings.
It can be calculated by the equation p (B / x). Therefore, according to the present embodiment, it can be diagnosed by computer processing of the wiring layout whether or not the increase in the reliability of the gate insulating film in the dry etching step exceeds the specified value.

【0024】なお、本実施の形態ではドライエッチング
ダメージをy=Aexp(B/x)なる関係で近似でき
ることを用いている。従って、本実施の形態で用いた係
数A、Bは、図1に示したドライエッチングダメージ検
出装置において、ゲート電極配線と基板接続配線との間
の距離x[μm]を変化させた場合について、それぞれ
Qbd[C/cm2]の劣化量、すなわち絶縁膜に注入
電荷量を求め、その結果得られた単位隣接配線長あたり
の注入電荷量Q[C]を、Q=Aexp(B/x)の関
係に基づいてフィッティングすることにより、係数A、
Bを求めることができる。
In the present embodiment, it is used that the dry etching damage can be approximated by a relation of y = Aexp (B / x). Therefore, the coefficients A and B used in the present embodiment are obtained by changing the distance x [μm] between the gate electrode wiring and the substrate connection wiring in the dry etching damage detection apparatus shown in FIG. The amount of deterioration of Qbd [C / cm2], that is, the amount of charge injected into the insulating film is obtained, and the amount of charge Q [C] injected per unit adjacent wiring length is calculated as Q = Aexp (B / x). By fitting based on the relationship, the coefficient A,
B can be obtained.

【0025】(実施の形態4)図9は本発明実施の形態
4における、配線レイアウトの診断方法を示すフローチ
ャートである。図中ステップ400において、第N−1
層と第N層とを接続させるコンタクトを第N層以下の配
線層における半導体基板との接続形態によって、(1)
ゲート電極にのみ接続したコンタクト、(2)半導体基
板と抵抗性、あるいは整流性接続を有するコンタクト、
(3)いずれとも接続されていないコンタクト、の3種
に分類する。ステップ401においては、第N層配線レ
イヤーにおける配線レイアウトデータから、独立した配
線パターンを抽出し、互いに独立したK本の配線パター
ンを得る。ステップ402においては、前記ステップ4
00、401の結果から、すべての第N層配線パターン
から、第N層以下の配線層における半導体基板との接続
形態に基づいて、(1)ゲート電極にのみ接続した配線
パターンA1、A2…、Ak(各配線についてそれぞれ
に接続されたトランジスタの総ゲート絶縁膜面積情報S
1、S2…、Skを与える)、(2)半導体基板と抵抗
性、あるいは整流性接続を有する配線パターンB、を抽
出する。続いて、ステップ403においては、前記配線
パターン領域Bを計算機上で例えば大きくとも1μmだ
け拡張処理し領域B’を得る。ステップ404において
は、前記ステップ402において得られた、k本の独立
したゲート電極のみに接続された配線パターンA1、A
2…、Akの輪郭データについて、それぞれ領域B’と
の論理積をとり、領域E1、E2…、Ekを得る。ステ
ップ405においては、領域E1、E2…、Ekの長さ
を計算し、k本の配線のいずれかにおいて、例えばSn
(n=1〜k)×100/H[μm]以上のものがある
場合には『NG』を出力し、ない場合には『OK』を出
力する。ここで、前記第N層金属配線の高さをH[μ
m]とする)。
(Embodiment 4) FIG. 9 is a flowchart showing a method of diagnosing a wiring layout according to Embodiment 4 of the present invention. In step 400 in FIG.
The contact for connecting the layer and the N-th layer is formed by the connection mode with the semiconductor substrate in the wiring layer of the N-th layer or lower according to (1)
A contact connected only to the gate electrode, (2) a contact having a resistive or rectifying connection with the semiconductor substrate,
(3) The contacts are classified into three types: contacts that are not connected to any of them. In step 401, independent wiring patterns are extracted from the wiring layout data in the Nth wiring layer, and K wiring patterns independent of each other are obtained. In step 402, the step 4
From the results of 00 and 401, (1) the wiring patterns A1, A2,... Connected only to the gate electrodes based on the connection form with the semiconductor substrate in the wiring layers below the Nth layer from all the Nth wiring patterns. Ak (for each wiring, total gate insulating film area information S of transistors connected to each wiring,
1, S2..., Sk), and (2) a wiring pattern B having a resistive or rectifying connection with the semiconductor substrate is extracted. Subsequently, in step 403, the wiring pattern area B is expanded on the computer by, for example, at most 1 μm to obtain an area B ′. In step 404, the wiring patterns A1, A connected to only the k independent gate electrodes obtained in step 402 are connected.
.., Ak are ANDed with the area B ′ to obtain areas E1, E2,. In step 405, the lengths of the regions E1, E2,..., Ek are calculated, and for one of the k wirings, for example, Sn
(NG) is output if there is any of (n = 1 to k) × 100 / H [μm] or more, and “OK” is output otherwise. Here, the height of the N-th layer metal wiring is H [μ
m]).

【0026】本実施の形態においては、ステップ403
において、半導体基板と電気的に接続された配線からの
距離が1μm以下の領域、すなわちドライエッチング工
程のおけるダメージが増大が特に顕著な領域として領域
B’を得る。従って、前記領域B’に含まれる領域の長
さが例えばSn(n=1〜k)×100/H[μm]を
超える場合には、ドライエッチング工程における前記ト
ランジスタのゲート絶縁膜信頼性劣化が規定値をオーバ
ーすることから、前記ステップ405によって、その存
在を知ることができる。従って、本実施の形態により、
ドライエッチング工程でのトランジスタのゲート絶縁膜
信頼性劣化の増大が、規定値を上回るか否かについて、
配線レイアウトを計算機処理することにより、簡便に診
断することができる。
In the present embodiment, step 403
In this case, a region B ′ is obtained as a region having a distance of 1 μm or less from a wiring electrically connected to the semiconductor substrate, that is, a region where damage in a dry etching step is particularly increased. Therefore, when the length of the region included in the region B ′ exceeds, for example, Sn (n = 1 to k) × 100 / H [μm], the reliability of the gate insulating film of the transistor in the dry etching process is deteriorated. Since the value exceeds the specified value, its existence can be known in step 405. Therefore, according to the present embodiment,
Regarding whether the increase in transistor gate insulating film reliability degradation in the dry etching process exceeds the specified value,
Computer processing of the wiring layout enables simple diagnosis.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように本発明は、ゲート電極配線
に隣接して半導体基板と接続された配線を配置した高感
度ドライエッチングダメージ検出装置を提供することに
より、実デバイスでのダメージ量を想定したプロセス最
適化と、プロセス変動に敏感なドライエッチングダメー
ジ管理を行うことを実現できる。さらに上記ドライエッ
チングダメージ検出装置を用いた評価結果に基づき、半
導体集積回路の各配線層の配線レイアウトを、基板と電
気的に接続された配線の損沿いによるゲート絶縁膜信頼
性劣化の観点から診断するための手法を提供するもので
ある。
As described above, the present invention provides a high-sensitivity dry etching damage detection device in which a wiring connected to a semiconductor substrate is arranged adjacent to a gate electrode wiring, thereby reducing the damage amount in an actual device. Assumed process optimization and dry etching damage management sensitive to process variation can be realized. Further, based on the evaluation result using the dry etching damage detection device, the wiring layout of each wiring layer of the semiconductor integrated circuit is diagnosed from the viewpoint of deterioration of the reliability of the gate insulating film due to the loss of the wiring electrically connected to the substrate. It provides a method for doing so.

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

【図1】本発明実施の形態1におけるドライエッチング
ダメージ検出装置の構造図
FIG. 1 is a structural diagram of a dry etching damage detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】ドライエッチングダメージ検出装置の特性を示
す図
FIG. 2 is a diagram showing characteristics of a dry etching damage detection device.

【図3】本発明実施の形態1において比較に用いたダイ
オードを含まないドライエッチングダメージ検出装置の
構造図
FIG. 3 is a structural diagram of a dry etching damage detection device not including a diode used for comparison in the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明実施の形態2における半導体装置の診断
方法の工程図
FIG. 4 is a process chart of a method for diagnosing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図5】本発明実施の形態2におけるドライエッチング
ダメージ検出装置の構造図
FIG. 5 is a structural diagram of a dry etching damage detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明実施の形態2において比較に用いたダイ
オードを含まないドライエッチングダメージ検出装置の
構造図
FIG. 6 is a structural diagram of a dry etching damage detection device not including a diode used for comparison in Embodiment 2 of the present invention.

【図7】定電流TDDB評価装置の概略図FIG. 7 is a schematic diagram of a constant current TDDB evaluation device.

【図8】本発明実施の形態3における半導体装置の診断
方法の工程図
FIG. 8 is a process chart of a method for diagnosing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention;

【図9】本発明実施の形態4における半導体装置の診断
方法の工程図
FIG. 9 is a process chart of a method for diagnosing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention;

【図10】従来のドライエッチングダメージ検出装置の
構造図
FIG. 10 is a structural diagram of a conventional dry etching damage detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 P型半導体基板 101 素子分離領域 102 ゲート酸化膜 103 N型MOSトランジスタ 104 ゲート電極 105 層間絶縁膜 106 ゲート電極に接続された金属配線 107 コンタクトプラグ 108 N型半導体領域 109 ダイオード 110 ダイオードに接続された金属配線 111 コンタクトプラグ 112 金属配線 113 パッド領域 114 レジストマスク 115 半導体基板 116 絶縁膜 117 電極 118 層間膜 119 コンタクト 120 測定パッド 121 ウェハーチャック 122 プローブ 123 電圧計 124 電流源 125 制御系 REFERENCE SIGNS LIST 100 P-type semiconductor substrate 101 Device isolation region 102 Gate oxide film 103 N-type MOS transistor 104 Gate electrode 105 Interlayer insulating film 106 Metal wiring connected to gate electrode 107 Contact plug 108 N-type semiconductor region 109 Diode 110 Diode connected Metal wiring 111 Contact plug 112 Metal wiring 113 Pad area 114 Resist mask 115 Semiconductor substrate 116 Insulating film 117 Electrode 118 Interlayer film 119 Contact 120 Measurement pad 121 Wafer chuck 122 Probe 123 Voltmeter 124 Current source 125 Control system

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に形成されたMOSキャパシ
タの電極に接続された第1の金属配線と、前記第1の金
属配線に1μm以下の距離で隣接して形成され、前記半
導体基板と電気的に接続された第2の金属配線を有する
ドライエッチングダメージ検出装置。
A first metal wiring connected to an electrode of a MOS capacitor formed on a semiconductor substrate; and a first metal wiring formed adjacent to the first metal wiring at a distance of 1 μm or less, and electrically connected to the semiconductor substrate. A dry etching damage detection device having a second metal wiring electrically connected.
【請求項2】MOSキャパシタの絶縁膜面積をS(μm
2)、金属配線の高さをH(μm)としたとき、第1の
金属配線の内、第2の金属配線と1μm以下の距離で隣
接している部分の長さが100×S/H以上であること
を特徴とする請求項1記載のドライエッチングダメージ
検出装置。
2. An insulating film area of a MOS capacitor is S (μm
2) When the height of the metal wiring is H (μm), the length of a portion of the first metal wiring adjacent to the second metal wiring at a distance of 1 μm or less is 100 × S / H. 2. The dry etching damage detection device according to claim 1, wherein:
【請求項3】半導体基板上に形成されたMOSキャパシ
タの電極に接続された第1の金属配線と、前記第1の金
属配線に1μm以下の距離で隣接して形成され、前記半
導体基板と電気的に接続された第2の金属配線とを同時
にドライエッチングする工程と、前記MOSキャパシタ
の絶縁膜を定電流TDDB(TimeDependen
t Dielectric Breakdown)試験
により評価する工程とを有する半導体装置の診断方法。
3. A semiconductor device comprising: a first metal wiring connected to an electrode of a MOS capacitor formed on a semiconductor substrate; and a first metal wiring formed adjacent to the first metal wiring at a distance of 1 μm or less, and electrically connected to the semiconductor substrate. Simultaneously dry-etching the second metal wiring which is electrically connected, and forming a constant current TDDB (Time Dependen) on the insulating film of the MOS capacitor.
e. a step of evaluating by a Dielectric Breakdown test.
【請求項4】配線レイアウトデータから互いに独立した
配線パターンを抽出し、前記独立した配線パターンを半
導体基板との接続形態によって、MOS型トランジスタ
のゲート電極に接続された第1の配線パターンと、前記
半導体基板との抵抗性または整流性接続を有する第2の
配線パターンとを抽出する工程と、前記第1の配線パタ
ーンの任意の点において、前記第2の配線パターンとの
最短距離を計算し、前記最短距離に依存するダメージ量
を求める工程と、前記第1の配線パターンの全領域にわ
たってダメージ量を計算しその積分値を計算する工程
と、前記積分値を予め設定された基準値と比較する工程
を有する半導体装置の診断方法。
4. A first wiring pattern connected to a gate electrode of a MOS transistor by extracting wiring patterns independent of each other from wiring layout data, and connecting the independent wiring patterns to a semiconductor substrate by a connection mode with a semiconductor substrate. Extracting a second wiring pattern having a resistive or rectifying connection with the semiconductor substrate, and calculating a shortest distance from the second wiring pattern at an arbitrary point of the first wiring pattern; Calculating the damage amount depending on the shortest distance, calculating the damage amount over the entire area of the first wiring pattern, and calculating an integrated value thereof, and comparing the integrated value with a preset reference value A method for diagnosing a semiconductor device having steps.
【請求項5】配線レイアウトデータから互いに独立した
配線パターンを抽出し、前記独立した配線パターンを半
導体基板との接続形態によって、MOS型トランジスタ
のゲート電極に接続された第1の配線パターンと、前記
半導体基板との抵抗性または整流性接続を有する第2の
配線パターンとを抽出する工程と、前記第2の配線パタ
ーンの領域を特定の距離だけ拡張処理し第3の領域を求
める工程と、前記第1の配線パターンの輪郭の内、前記
第3領域に含まれる部分1を抽出する工程と、前記抽出
された部分1の長さを予め設定された基準値と比較する
工程を有する半導体装置の診断方法。
5. A first wiring pattern connected to a gate electrode of a MOS transistor, wherein independent wiring patterns are extracted from wiring layout data, and the independent wiring patterns are connected to a semiconductor substrate by a connection form with a semiconductor substrate. Extracting a second wiring pattern having a resistive or rectifying connection with the semiconductor substrate; expanding the area of the second wiring pattern by a specific distance to obtain a third area; A step of extracting a portion 1 included in the third region from the outline of the first wiring pattern; and a step of comparing the length of the extracted portion 1 with a preset reference value. Diagnostic method.
【請求項6】第2の配線パターンの領域を1μm以下の
距離だけ拡張処理し第3の領域を求めることを特徴とす
る請求項5記載の半導体装置の診断方法。
6. The diagnostic method according to claim 5, wherein the area of the second wiring pattern is extended by a distance of 1 μm or less to obtain a third area.
JP8234843A 1996-09-05 1996-09-05 Dry etching damage detection device and semiconductor device diagnosis method Withdrawn JPH1079407A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6353235B1 (en) 1998-11-09 2002-03-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Plasma damage detector and plasma damage evaluation method
US6441397B2 (en) 2000-04-05 2002-08-27 Matsushita Electronics Corporation Evaluation of semiconductor chargeup damage and apparatus therefor

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6353235B1 (en) 1998-11-09 2002-03-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Plasma damage detector and plasma damage evaluation method
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