JPS62186529A - パタ−ン変形量測定用素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はパターン変形量測定用素子に係わり、特に半導
体素子の製造工程におけるエピタキシャル成長時に生じ
るパターン変形を非破壊的に８１１１定するため半導体
基板上に形成される測定用素子に関する。

〈従来の技術〉 一般にバイポーラトランジスタの場合、半導体基板に埋
込層を形成し該埋込層を含む半導体基板の表面にエピタ
キシャル層を成長させ、このエピタキシャル層に種々の
拡散領域を形成するのであるが、かかる拡散領域を規定
するマスク工程では埋込層のパターンを用いてマスク合
せを行っている。ところが、エピタキシャル層の成長に
際しては、成長速度に面方位依存性があるので、この面
方位依存性が顕著に現れ、所謂パターン変形が生じると
上記マスク合せが不良となり、著しい場合には、製造さ
れたバイポーラトランジスタが１ｒ：、常に機能しなく
なる。そこで、パターン変形量を予め把握しておき、該
パターン変形量を考慮してマスゲ合ぜをおこなえばかか
る不ＩＬ合を避けることができる。

したがって、」；記パターン変形１１：を定基的に把握
しておくことは半導体素子の＊ｉｆ’ｉ工程−Ｅ−不ｊ
ｊ■欠であり、従来は製造Ｃ程の終了したウェハから定
期的にサンプルを抽出し、これをへき開して、半導体基
板に形成された、例えば埋込層と、該埋込層のパターン
を用いてマスク合せのなされた、例えば分離用拡散層と
のずれを顕微鏡を用いて計測していた。

〈発明の解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来のパターン変形量の計ｉ１＋１
１方法では、製造工程の終了したウェハをへき開しなけ
ればならないので、限られたサンプルについてしか計８
１１できず、パターン変形−２髪連続的に把握してこれ
を製造工程の制御に反映させることができなかった。さ
らに、サンプルとしてへき開されるウェハには多数の半
導体素子あるいは集積回路が形成されており、これらが
計測後に破棄されるので、不経済であった。加えて、顕
微鏡での開側は計測者の熟練度により測定結果に差が生
じ、測定結果の信頼性も低かった。

したがって、本発明は一ヒ記従来の問題点に鑑み、ウェ
ハを破壊することなく経済的で信頼性の高いパターン変
形量測定用素子を提供することを目的にしている。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明はモニタ領域に形成されエピタキシャル層成長時
に生じるパターン変形の変形量を測定する測定用素子に
して、半導体基板の表面部に形成され第１の所定電圧を
印加可能な第１導電型の第１不純物領域と、−４１記半
導体基板の表面に成長された第１導電型のエピタキシャ
ル層と、該エピタキシャル層の表面部に形成され第２の
所定電圧を印加可能な第１導電型の第２不純物領域とを
有し、上記第１不純物領域と第２不純物領域とを製品領
域に形成された半導体素子の対応する不純物領域と同時
に形成させたことを要旨とする。

−３＝ 〈作用および効果〉 本発明に係わるｉｌｌ’ｌ定用素子は、エピタキシャル
層を挟んで第１不純物領域と第２不純物領域とが対向し
ているので、これらの不純物領域に第１の所定電圧と第
２の所定電圧とをそれぞれ印加するとエピタキシャル層
中に電流通路が形成される。

このエピタキシャル層中の電流通路を流れる電流の受け
る抵抗はエピタキシャル層の比抵抗、電流通路の断面積
および電流通路の長さから求められる。一般にエピタキ
シャル層の比抵抗は正確に測定あるいは計算可能なので
、第１不純物領域と第２不純物領域との相対的位置関係
に変化が生じ、上記電流通路の断面積あるいは長さが変
化すると、第１不純物領域と第２不純物領域との間に生
じる電圧降丁も変化する。よって、この電圧降下値をロ
ット毎に測定すれば各ウェハのエピタキシャル成長時の
パターン変形量の変化をモニタすることができ、直に製
造工程にフィードバックさせることができる。

また、電圧降ド値の測定は非破壊で行えるので、測定に
用いた゛ト導体基板の製品領域に形成されている半導体
素子はそのまま製品として使用することができ、測定に
要するコストを低下させることができる。

さらに、パターン変形量は電圧降下値として求められる
ので、測定の精度が高く、測定結果の信頼性を向、トさ
せることができる。

〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例を示す断面図であり、第２図
は一実施例の平面図、第３図は一実施例の等価回路図で
ある。図において、１は面方位（１゜］、１）のｐ型半
導体基板を示しており、この半導体基板Ｊには種々のモ
ニタパターンの形成されているモニタ領域が集積回路を
構成するバイポーラトランジスタの形成される製品チッ
プ領域に混ざって規定されている。第１図および第２図
はモニタ領域の一部を示しており、バイポーラトランジ
スタの埋込層の形成時に高濃度のｎ型不純物領域３が形
成されている。かかる不純物領域３の形成後、半導体基
板１の表面には低濃度のｎ型エピタキシャル層５が成長
させられており、このエピタキシャル層５の表面部には
高濃度のｎ型不純物領域７，９，１１，１３．１５がバ
イポーラトランジスタのエミッタ領域と同時に形成され
ている。

バイポーラトランジスタの製造プロセスではエミッタ領
域を規定するりソゲラフイエ程では埋込層のパターンに
基づきマスク合せをするか、あるいは埋込層に基づきマ
スク合せかすでに行われた他のパターンに対してマスク
合せをするので、埋込層と同時に形成される不純物領域
３とエミッタ領域と同時に形成される不純物領域７，９
，１１゜１３．１’５とにはパターン変形によるずれが
そのまま反映されている。

この実施例では不純物領域３は正十字形をしており、こ
の不純物領域３の一辺は＜１，１．．１＞方向に延在し
ている。また、不純物領域７，１１゜１３．１５は不純
物領域３の４つの端部近傍に、不純物領域９は不純物領
域３の中央近傍にそれぞれ対向している（第２図参照）
。したがって、不純物領域９と不純物領域３との間の電
流経路に生じる電気抵抗はパターン変形によるずれに無
関係に一定であり、その値Ｒ１はエピタキシャル層５の
比抵抗値とエピタキシャル層５の厚さとに基づき求めら
れる。これに対して、不純物領域７，１１．１３．１５
と不純物領域３との間に形成される電流通路の電気抵抗
は、パターン変形によるずれに従い不純物領域３と重畳
する面積が変化するので、それらの値Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７
，Ｒ９は、ずれ量に対応して変化する。一方、不純物領
域７゜１１．１３．１５のずれと共に不純物領域９も移
動するので、不純物領域９と不純物領域７，１１゜１３
．１５との間に介在する不純物領域３の電気抵抗も変化
し、それらの値Ｒ１１，Ｒ１３，Ｒ１５、Ｒ１７もずれ
量に対応して変化する。

したがって、不純物領域７と９との間に電流を流すと、
不純物領域７，９間には抵抗値ＴＲ１＝（Ｒ１＋Ｒ１１
＋Ｒ３）に比例した電圧降下が生じる。すでに説明した
ように、抵抗値Ｒ３，Ｒ１１はパターン変形に基づくず
れ量に対応して変化するので、この不純物領域７，９間
の電圧降下を測定すればパターン変形に基づくずれ量を
算出することができる。同様にして不純物領域９，１１
間、不純物領域９，１３間、不純物領域９，１５間の電
圧降下からもそれぞれずれ量を求めることができ、これ
らのずれ量からずれの方向も算出することができる。

なお、上記−実施例では不純物領域３に電圧を供給する
ために不純物領域９を設けたので、不純物領域３への給
電を容易にすることができたが、不純物領域９を経るこ
となく、直接不純物領域３に電圧を印加し、不純物領域
３と不純物領域７゜１１、ｊ３，１５との間にのみそれ
ぞれ電流経路を形成してもよい。また、不純物領域７，
１１゜１３．１５を複数設けたので、ずれの測定結果の
信頼度を向上させることができたが、不純物領域７のみ
形成してもずれ級を測定することはできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を表す断面図、第２図は第１
図で示された一実施例に係わる測定用素子の平面図、第
３図は第１図で示された一実施例に係わる測定用素子の
等価回路図である。 １・・・・・・・半導体基板、 ３・・・・・・・第１不純物領域、 ５・・・・・・・エピタキシャル層、 ７、　１１゜ １３．１５・・・・第２不純物領域。 特許出願人　　　　　　ローム株式会社代理人　　　弁
理士　　桑　井　清　−Ｒ３ え 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モニタ領域に形成されエピタキシャル層成長時に生じる
   パターン変形の変形量を測定する測定用素子にして、半
   導体基板の表面部に形成され第１の所定電圧を印加可能
   な第１導電型の第１不純物領域と、上記半導体基板の表
   面に成長された第１導電型のエピタキシャル層と、該エ
   ピタキシャル層の表面部に形成され第２の所定電圧を印
   加可能な第１導電型の第２不純物領域とを有し、上記第
   １不純物領域と第２不純物領域とを製品領域に形成され
   た半導体素子の対応する不純物領域と同時に形成させた
   ことを特徴とするパターン変形量測定用素子。