JP2514394B2 - Method of measuring shot length or alignment accuracy of shotgate - Google Patents
Method of measuring shot length or alignment accuracy of shotgateInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 GaAs MES FETの製造においてショットキゲートのゲー
ト長またはゲート位置合せ精度を測定する方法に関し、 目視によって計測することのできないゲート長または
ソース領域とゲートの位置合せを、目視に依存すること
なく計測することのできる方法を提供することを目的と
し、 化合物半導体基板にイオン注入層を形成する工程、該
イオン注入層の両端に電流電極(C,D)を設け、その間
に間隔(L)だけ離れた2個の電圧電極(A,B)を設け
る工程、電流電極(C,D)の中央にショットキゲートメ
タル形成と同一工程で幅(g)のフィンガーおよびこれ
につながる電極(G)を形成する工程を含み、電流
(I)を電極(C,D)間に流したとき、電極(G)から
片方の電極(C)および他方の電極(D)へ流したと
き、それぞれVL,Va,Vbの値を得、前記寸法gを、g=L
(VL−Va−Vb)/VLにより求め実寸法とマスク設計長と
の差を、また、d=L(Va−Vb)/2VLによりイオン注入
層とショットキメタルパターンとの位置合せ誤差を得る
ことを特徴とするショットキゲートのゲート長または位
置合せ精度の測定方法を含み構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] Regarding a method of measuring the gate length or the gate alignment accuracy of a Schottky gate in the manufacture of GaAs MES FET, the alignment of the gate length or the source region and the gate that cannot be visually measured is performed. , For the purpose of providing a method that can be measured without relying on visual observation, the step of forming an ion implantation layer on the compound semiconductor substrate, providing current electrodes (C, D) at both ends of the ion implantation layer, A step of providing two voltage electrodes (A, B) separated by an interval (L) between them, a finger of width (g) and a finger of this in the same step as the Schottky gate metal formation in the center of the current electrodes (C, D) When a current (I) is applied between the electrodes (C, D), it includes a step of forming a connected electrode (G), and the current (I) is applied to one electrode (C) and the other electrode (D). When The values of V L , Va, and Vb are obtained, and the dimension g is g = L
(V L -Va-Vb) / V a difference between the actual dimension and the mask design length determined by L, also, d = L (Va-Vb ) / 2V L by alignment error between the ion implantation layer and the Schottky metal pattern And a method for measuring the gate length or alignment accuracy of the Schottky gate.
本発明は、GaAs MES FETの製造においてショットキゲ
ートのゲート長またはゲート位置合せの精度を測定する
方法に関する。The present invention relates to a method for measuring the gate length or gate alignment accuracy of Schottky gates in the manufacture of GaAs MES FETs.
GaAs MES FETはもともとメサ型に形成することに始ま
り、半絶縁性GaAs基板上に抵抗の大きなバッファ層を成
長し、その上にエピタキシャル法でn型のチャネル層を
形成し、チャネル層にn+型層を作り、その上にソース,
ドレイン電極を、また両電極間にゲートを形成すること
が行われた。ここでGaAs MES FETの性能を高めるために
ゲート長を短くすると、メサの段差部でゲートが切断す
る問題が発生し、それを解決するためにSiのイオン注入
によってn型層をプレーナ型に形成するようになった。
GaAs MES FETの特性を向上するためにゲート長はますま
す短くなり、他方ゲート長が短くなることによるゲート
の抵抗の増大を防ぐため、ゲートの断面形状をT字型
(またはマッシュルーム型)にするようになった。GaAs MES FET originally begins to form the mesa, to grow a large buffer layer of the resistance on a semi-insulating GaAs substrate, an n-type channel layer formed by epitaxial method thereon, the channel layer n + Make a mold layer and put the sauce on it
Forming a drain electrode and a gate between both electrodes was performed. If the gate length is shortened to improve the performance of the GaAs MES FET, the gate will be cut at the step of the mesa, and in order to solve it, the n-type layer is formed into a planar type by ion implantation of Si. It was way.
In order to improve the characteristics of GaAs MES FET, the gate length is becoming shorter and shorter, while the gate cross section is T-shaped (or mushroom type) to prevent the increase of the gate resistance due to the shortening of the gate length. It became so.
また、ソース領域のイオン注入層とゲートの位置をで
きるだけ近付け、かつ、その位置合せに高い精度が必要
となってきた。第3図を参照すると、チャネル層11にイ
オン注入によってソース,ドレイン領域12が形成され、
その上にソース,ドレイン電極13が設けられ、これら両
電極の間に断面T字型のゲート14を形成する。最近の技
術では、ゲートのゲート長Lgは0.5μm程度、ソース領
域とチャネル層の濃度の異なる境界からゲートまでの距
離lは0.3μm程度と微細化され、他方ゲート14の上方
部分の長さTは1〜1.5μm程度に設計されてゲートの
抵抗の増大を抑えている。In addition, it is necessary to bring the position of the ion-implanted layer in the source region and the position of the gate as close to each other as possible and to align them with high accuracy. Referring to FIG. 3, source / drain regions 12 are formed in the channel layer 11 by ion implantation,
A source / drain electrode 13 is provided thereon, and a gate 14 having a T-shaped cross section is formed between these electrodes. In the recent technology, the gate length Lg of the gate is reduced to about 0.5 μm, and the distance l from the boundary where the source region and the channel layer have different concentrations to the gate is reduced to about 0.3 μm. Is designed to be about 1 to 1.5 μm to suppress an increase in gate resistance.
前記した如く、ソース領域とゲートの位置とが近付け
られ、しかもその位置合せに高い精度が要求されている
一方で、ゲートの断面はT字型であるため、上から見た
場合にGaAsに接しているゲート長を計測することができ
ず、抜き取り破壊し、SEMで検査しなければならない。
また、同一合せマークに対してソース領域とゲートの位
置合せを行うが、ソース領域の境界は見えないので、ソ
ース領域とゲートの位置ずれは目で見て計測することが
できない問題がある。As described above, the source region and the gate are located close to each other, and high precision is required for the alignment. On the other hand, since the gate has a T-shaped cross section, it contacts GaAs when viewed from above. It is impossible to measure the gate length, and it has to be broken down and inspected by SEM.
Further, although the source region and the gate are aligned with respect to the same alignment mark, the boundary between the source regions cannot be seen, so that there is a problem that the positional deviation between the source region and the gate cannot be visually measured.
そこで本発明は、目視によって計測することのできな
いゲート長またはソース領域とゲートの位置合せを、目
視に依存することなく計測することのできる方法を提供
することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a method capable of measuring the gate length or the alignment between the source region and the gate, which cannot be measured by visual observation, without depending on visual observation.
上記問題点は、化合物半導体基板にイオン注入層を形
成する工程、該イオン注入層の両端に電流電極(C,D)
を設け、その間に間隔(L)だけ離れた2個の電圧電極
(A,B)を設ける工程、電流電極(C,D)の中央にショッ
トキゲートメタル形成と同一工程で幅(g)のフィンガ
ーおよびこれにつながる電極(G)を形成する工程を含
み、電流(I)を電極(C,D)間に流したとき、電極
(G)から片方の電極(C)および他方の電極(D)へ
流したとき、それぞれVL,Va,Vbの値を得、前記寸法g
を、g=L(VL−Va−Vb)/VLにより求め実寸法とマス
ク設計長との差を、また、d=L(Va−Vb)/2VLにより
イオン注入層とショットキメタルパターンとの位置合せ
誤差を得ることを特徴とするショットキゲートのゲート
長または位置合せ精度の測定方法によって解決される。The above problems are caused by the step of forming an ion-implanted layer on the compound semiconductor substrate and the current electrodes (C, D) at both ends of the ion-implanted layer.
And two voltage electrodes (A, B) separated by an interval (L) between them, and fingers of width (g) in the same step as the Schottky gate metal formation in the center of the current electrodes (C, D). And a step of forming an electrode (G) connected thereto, and when an electric current (I) is passed between the electrodes (C, D), one electrode (C) and the other electrode (D) from the electrode (G) When flowing into, the values of V L , Va, and Vb are obtained, respectively, and the dimension g
Is determined by g = L (V L −Va−Vb) / V L, and the difference between the actual size and the mask design length is determined by d = L (Va−Vb) / 2V L. It is solved by a method of measuring the gate length or the alignment accuracy of a Schottky gate, which is characterized by obtaining an alignment error with.
本発明においては、ソース領域を形成するときのイオ
ン注入を利用してイオン注入導電層を形成し、この導電
層にプローブ端子を形成し、その中にショットキフィン
ガーを形成し、導電層の抵抗とフィンガーから電流を流
したときの抵抗との差を利用してフィンガー寸法、位置
ずれを電気的に検出することによってゲート長またはソ
ース領域とゲートとの間の距離を測定するものである。In the present invention, an ion-implanted conductive layer is formed by utilizing ion implantation when forming a source region, a probe terminal is formed in this conductive layer, a Schottky finger is formed therein, and a resistance of the conductive layer is formed. The gate length or the distance between the source region and the gate is measured by electrically detecting the finger size and position shift by utilizing the difference from the resistance when a current is applied from the finger.
以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明す
る。Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the illustrated embodiments.
本発明の原理は、計測素子の平面図である第1図を参
照すると、先ずGaAs MES FETのソース領域のイオン注入
時に計測素子の導電層パターン21を形成する。このパタ
ーンは、図には一方向(X方向)のみに形成されている
が、必要に応じてY方向にも形成することによって2方
向に作ることができる。According to the principle of the present invention, referring to FIG. 1 which is a plan view of a measuring element, first, a conductive layer pattern 21 of the measuring element is formed at the time of ion implantation of a source region of a GaAs MES FET. Although this pattern is formed only in one direction (X direction) in the drawing, it can be formed in two directions by forming it in the Y direction as necessary.
次に、GaAs MES FETのショットキゲート形成時に、計
測素子の導電層パターン21の中央に直角方向に延在する
フィンガー23につながる検出電極(ゲート電極)パター
ン22を配置し、さらに、図に砂地を付して示すオーミッ
ク電極A,B,C,Dを形成する。導電層パターン21の幅を
W、フィンガー23の幅をgとし、オーミック電極A,Bの
中心から近い方のゲート電極の1辺までの距離をそれぞ
れa,b、またオーミック電極(以下単に電極という)A,B
の中心間の距離をL、導電層11の厚さをtとする(第1
図の計測素子の断面図である第2図参照)。Next, when forming a Schottky gate of a GaAs MES FET, a detection electrode (gate electrode) pattern 22 connected to a finger 23 extending in a perpendicular direction is arranged in the center of the conductive layer pattern 21 of the measuring element, and a sandy area is shown in the figure. The ohmic electrodes A, B, C and D shown as attached are formed. The width of the conductive layer pattern 21 is W, the width of the finger 23 is g, and the distances from the centers of the ohmic electrodes A and B to one side of the nearer gate electrode are a and b, respectively, and the ohmic electrodes (hereinafter simply referred to as electrodes). ) A, B
Let L be the distance between the centers of the conductive layers and t be the thickness of the conductive layer 11 (first
(See FIG. 2 which is a cross-sectional view of the measuring element in the figure).
本発明の方法においては、 (1)電極C,D間に電流Iを流し、オーミック電極A−
B間の電圧VABを測り、VL,rLを得る(第2図参照)。In the method of the present invention, (1) a current I is passed between the electrodes C and D, and the ohmic electrode A-
The voltage V AB between B is measured to obtain V L , r L (see FIG. 2).
(2)電極パターン22に+、電極Cに−を印加し、電流
Iを流す。電極A−B間の電圧VABを測り、Va,raを得
る。(2) + is applied to the electrode pattern 22 and-is applied to the electrode C, and a current I is passed. The voltage V AB between the electrodes A and B is measured to obtain Va and ra.
(3)電極パターン22に+、電極Dに−を印加し、電流
Iを流す。電極A−B間の電圧VABを測り、Vb,rbを得
る。(3) + is applied to the electrode pattern 22 and-is applied to the electrode D, and a current I is passed. The voltage V AB between the electrodes A and B is measured to obtain Vb, rb.
電極A,B間の導電率、断面積が一定とすれば、rLは
L、raはa、rbはbに比例する。かくして、ゲート電極
寸法gは g=L(rL−ra−rb)/rL =L(VL−Va−Vb)/VL 電極A,B間のゲート電極の位置dは d=L(ra−rb)/2rL =L(Va−Vb)/2VL が得られる。If the conductivity and cross-sectional area between the electrodes A and B are constant, r L is L, ra is a, and rb is proportional to b. Thus, the gate electrode dimension g is g = L (r L -ra- rb) / r L = L (V L -Va-Vb) / V L electrodes A, the position d of the gate electrode between the B is d = L ( ra-rb) / 2r L = L (Va-Vb) / 2V L is obtained.
具体的には、半絶縁性GaAs基板に175KeV,2×1013cm-2
のSi+イオンを打ち込み、810℃でキャップアニールを行
った。導電層のシート抵抗は約200Ω/□であった。オ
ーミック電極はAuGe−Ni−Auを用い、ショットキ電極は
W Si上にAuメッキを行った。Specifically, 175 KeV, 2 × 10 13 cm -2 on a semi-insulating GaAs substrate.
Si + ions were implanted and cap annealing was performed at 810 ° C. The sheet resistance of the conductive layer was about 200 Ω / □. AuGe-Ni-Au is used for the ohmic electrode, and the Schottky electrode is
Au plating was performed on W Si.
マスク上のパターン寸法としては、W=10μm,L=10
μm,a=b=4μm,g=2μmとし、測定電流Iは1mAと
し、VLは210.0mV,Va=84.0mV,Vb=77.7mVを得た。The pattern size on the mask is W = 10 μm, L = 10
μm, a = b = 4 μm, g = 2 μm, measured current I was 1 mA, VL was 210.0 mV, Va = 84.0 mV, Vb = 77.7 mV.
これより g=10×(210.0−84.0−77.7)/210.0 =2.30(μm) が得られ、ゲートは設計長より0.3μm大きいことが判
明した。From this, g = 10 × (210.0-84.0-77.7) /210.0=2.30 (μm) was obtained, and it was found that the gate was 0.3 μm larger than the design length.
また合せのずれとして d=10(84.0−77.7)/2×210 =0.15(μm) が得られ、電極Bの方向に0.15μmかたよっていること
が判明した。As a misalignment, d = 10 (84.0-77.7) /2×210=0.15 (μm) was obtained, and it was found that the deviation was 0.15 μm in the direction of the electrode B.
なお、面内のX,Y方向につきゲート長の設計長よりの
シフト量および位置合せずれの分布を電気的に計測する
ことができた。It was possible to electrically measure the distribution of shift amount and misalignment from the designed length of the gate length in the in-plane X and Y directions.
ゲート断面のSEM観察および導電層パターン形成時にG
aAsをエッチングして観察した結果、本発明の方法は精
度が≦±0.05μmで実用に適するものであることが確認
された。G at the time of SEM observation of the gate cross section and formation of the conductive layer pattern
As a result of etching and observing aAs, it was confirmed that the method of the present invention had an accuracy of ≦ ± 0.05 μm and was suitable for practical use.
以上のように本発明によれば、光学上計測できないゲ
ート寸法を電気的計測により精度良く推定することがで
き、また光学上計測できない導電層パターンとショット
キメタルとの位置合せずれを電気的に高精度に計測で
き、さらには、電気的データをコンピュータに入力して
統計的処理が可能となり、X,Y方向成分を分離して計測
することができる効果がある。As described above, according to the present invention, the gate dimension that cannot be optically measured can be accurately estimated by electrical measurement, and the misalignment between the conductive layer pattern and the Schottky metal that cannot be optically measured is electrically high. The measurement can be performed with accuracy, and further, the electrical data can be input to the computer for statistical processing, and the X and Y direction components can be separated and measured.
第1図は本発明実施例平面図、 第2図は第1図の実施例の断面図、 第3図はGaAs MES FET要部の断面図である。 図中、 11はチャネル層、 12はソース,ドレイン領域、 13はソース,ドレイン電極、 14はゲート、 21は導電層パターン、 22は電極パターン を示す。 FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view of an essential part of a GaAs MES FET. In the figure, 11 is a channel layer, 12 is a source / drain region, 13 is a source / drain electrode, 14 is a gate, 21 is a conductive layer pattern and 22 is an electrode pattern.
Claims (1)
る工程、 該イオン注入層の両端に電流電極(C,D)を設け、その
間に間隔(L)だけ離れた2個の電圧電極(A,B)を設
ける工程、 電流電極(C,D)の中央にショットキゲートメタル形成
と同一工程で幅(g)のフィンガー(23)およびこれに
つながる電極(G)を形成する工程を含み、 電流(I)を電極(C,D)間に流したとき、電極(G)
から片方の電極(C)および他方の電極(D)へ流した
とき、それぞれVL,Va,Vbの値を得、 前記寸法gを g=L(VL−Va−Vb)/VL により求め実寸法とマスク設計長との差を、また、 d=L(Va−Vb)/2VL によりイオン注入層とショットキメタルパターンとの位
置合せ誤差を得ることを特徴とするショットキゲートの
ゲート長または位置合せ精度の測定方法。1. A step of forming an ion-implanted layer on a compound semiconductor substrate, wherein current electrodes (C, D) are provided at both ends of the ion-implanted layer, and two voltage electrodes (A) separated by an interval (L) therebetween. , B), a step of forming a finger (23) having a width (g) and an electrode (G) connected to the same in the same step as the Schottky gate metal formation in the center of the current electrode (C, D), When (I) is flown between the electrodes (C, D), the electrodes (G)
From one electrode (C) and the other electrode (D), the values of VL , Va, and Vb are obtained, and the dimension g is given by g = L ( VL- Va-Vb) / VL. The gate length of the Schottky gate is characterized by obtaining the alignment error between the ion implantation layer and the Schottky metal pattern by the difference between the obtained actual size and the mask design length, and d = L (Va-Vb) / 2V L. Or how to measure the alignment accuracy.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1438488A JP2514394B2 (en) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | Method of measuring shot length or alignment accuracy of shotgate |
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Publications (2)
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| JPH01191437A JPH01191437A (en) | 1989-08-01 |
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| KR100252761B1 (en) * | 1996-06-28 | 2000-04-15 | 김영환 | Gate line width measuring method |
| JP4748337B2 (en) * | 2000-09-26 | 2011-08-17 | 大日本印刷株式会社 | Design circuit pattern for semiconductor circuit test |
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- 1988-01-27 JP JP1438488A patent/JP2514394B2/en not_active Expired - Fee Related
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