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JP3332022B2 - Semiconductor device damage evaluation method - Google Patents
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JP3332022B2 - Semiconductor device damage evaluation method - Google Patents

Semiconductor device damage evaluation method

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JP3332022B2
JP3332022B2 JP30231299A JP30231299A JP3332022B2 JP 3332022 B2 JP3332022 B2 JP 3332022B2 JP 30231299 A JP30231299 A JP 30231299A JP 30231299 A JP30231299 A JP 30231299A JP 3332022 B2 JP3332022 B2 JP 3332022B2
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damage
forming
region
damage evaluation
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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、半導体集積回路の
製造工程で生じるダメージを評価する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for evaluating damage caused in a semiconductor integrated circuit manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置を製造する工程には、ドライ
エッチング工程、CVD(chemical vapor depositio
n)工程、スパッタリング工程等がある。
2. Description of the Related Art A process for manufacturing a semiconductor device includes a dry etching process and a chemical vapor deposition (CVD) process.
n) process, sputtering process and the like.

【0003】これらの工程では、製造過程にある半導体
装置が電気的に破壊されることがある。例えば、MOS
トランジスタの場合、素子の微細化に伴いゲート絶縁膜
が薄膜化されているため、エッチングや成膜時の帯電等
によって局所的に高電圧が印加され、絶縁破壊が生じる
ことがある。
[0003] In these steps, a semiconductor device in a manufacturing process may be electrically damaged. For example, MOS
In the case of a transistor, since a gate insulating film is thinned with miniaturization of an element, a high voltage is locally applied by charging or the like at the time of etching or film formation, and dielectric breakdown may occur.

【0004】また、半導体集積回路の高集積化及び多層
化に伴い、層間絶縁膜にヴィアを形成して、埋込配線に
より配線を層間絶縁膜上に引き出して配線することが行
われている。このような構造の半導体素子に欠陥が生じ
た場合、ヴィアを形成する工程と、ヴィア内に配線金属
を形成する工程とのいずれが、素子の破壊を引き起こし
ているのかを判別することが望まれる。
[0004] Further, with the increase in the degree of integration and the increase in the number of layers of semiconductor integrated circuits, vias are formed in an interlayer insulating film, and wiring is drawn out onto the interlayer insulating film by buried wiring. When a defect occurs in a semiconductor element having such a structure, it is desired to determine which of the step of forming a via and the step of forming a wiring metal in the via causes the destruction of the element. .

【0005】このようなことから、従来より、半導体装
置の製造工程におけるダメージを評価し、欠陥の生じた
半導体装置の製造を未然に防ぐようにしている。
[0005] For this reason, conventionally, damage in a semiconductor device manufacturing process has been evaluated to prevent the manufacture of a defective semiconductor device.

【0006】従来のヴィア形成のダメージを評価する方
法としては、例えば、特開平8−83827号公報に記
載されているように、プラズマダメージが生じない方法
を用いて導電膜上の絶縁膜にヴィアを形成し、基板上に
プラズマを照射した後、導電膜上の絶縁膜を除去し、基
板と導電膜間のブレークダウン電圧を測定することによ
って、ダメージを評価する方法がある。また、特開平1
0−79407号公報には、ゲート電極に接続された配
線金属と、その配線金属に隣接し、半導体基板とダイオ
ードを介して接続された別の配線金属を配置した半導体
装置を形成し、後者の配線金属の存在に起因する前者の
配線金属のダメージを算出し、その結果からゲート絶縁
膜へのダメージを評価する方法が記載されている。
As a conventional method for evaluating the damage of via formation, for example, as described in JP-A-8-83827, a method is used in which an insulating film on a conductive film is formed using a method that does not cause plasma damage. After irradiating the substrate with plasma, the insulating film on the conductive film is removed, and the breakdown voltage between the substrate and the conductive film is measured to evaluate the damage. Also, Japanese Patent Application Laid-Open
No. 0-79407 discloses a semiconductor device in which a wiring metal connected to a gate electrode and another wiring metal adjacent to the wiring metal and connected via a semiconductor substrate and a diode are formed. A method is described in which the former damage to the wiring metal due to the presence of the wiring metal is calculated, and the result is used to evaluate the damage to the gate insulating film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平8−8
3827号公報に記載されている評価方法では、ヴィア
を形成する際、絶縁膜にプラズマダメージが生じない方
法を用いてエッチングし、その後改めて基板にプラズマ
を照射している。そして、一度形成した絶縁膜を除去し
てからダメージを評価するという方法を用いているた
め、ダメージの評価は実デバイス構造に即した状態で行
われていない。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the evaluation method described in Japanese Patent No. 3827, when forming a via, etching is performed using a method that does not cause plasma damage to the insulating film, and then the substrate is again irradiated with plasma. Since the method of evaluating the damage after removing the insulating film once formed is used, the evaluation of the damage is not performed according to the actual device structure.

【0008】また、特開平10−79407号公報に記
載の評価方法では、デバイスを形成してからダメージの
有無を評価しているため、ダメージの生じる工程を特定
することができない。このため、ヴィアを形成する工程
と、形成されたヴィア内に配線金属を形成する工程との
いずれが、素子の破壊を起こしているのかを判別するこ
とはできない。
Further, in the evaluation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-79407, the presence or absence of damage is evaluated after the device is formed, so that it is not possible to specify the process in which damage occurs. For this reason, it is impossible to determine which of the step of forming the via and the step of forming the wiring metal in the formed via causes the destruction of the element.

【0009】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、ダメージの原因をより正確又は詳細に判
別することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to determine the cause of damage more accurately or in detail.

【0010】また、本発明は、ダメージの原因がヴィア
形成と配線金属形成のいずれであるかを特定することを
目的とする。
Another object of the present invention is to specify whether the cause of damage is via formation or wiring metal formation.

【0011】また、本発明は、実デバイス構造に即した
状態でダメージを評価することを他の目的とする。
Another object of the present invention is to evaluate damage in a state conforming to the actual device structure.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点に係
る半導体装置のダメージの評価方法は、ソース領域とチ
ャネル領域とドレイン領域とを含む素子領域が形成され
た半導体基板と、前記半導体基板上に形成されたゲート
絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記チャネ
ル領域に対向するゲート電極領域とヴィア形成領域と測
定パッド領域とを有する導電層と、前記ゲート絶縁膜及
び前記導電層上に形成された層間絶縁膜と、を備える構
造のダメージ評価用素子を形成する素子形成工程と、前
記ヴィア形成領域上の前記層間絶縁膜にヴィアを形成
し、前記測定パッド領域上の前記層間絶縁膜に、前記ヴ
ィアよりも大口径のホールを形成するヴィア形成工程
と、前記ホール内の前記測定パッド領域にプローブを接
触させて、前記ダメージ評価用素子の電気的特性を測定
する第1の測定工程と、を備えることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating damage to a semiconductor device, comprising: a semiconductor substrate on which an element region including a source region, a channel region, and a drain region is formed; A gate insulating film formed on a substrate, a conductive layer formed on the gate insulating film and having a gate electrode region, a via formation region, and a measurement pad region facing the channel region; and the gate insulating film and the conductive layer. An element forming step of forming a damage evaluation element having a structure including an interlayer insulating film formed on a conductive layer, and forming a via in the interlayer insulating film on the via forming region; wherein the interlayer insulating film, a via forming step of forming a hole having a large diameter than the via, by bringing probes into contact with the measurement pad area within the hole, the Dame A first measuring step of measuring electrical characteristics of the evaluation device, characterized in that it comprises a.

【0013】さらに、前記層間絶縁膜に形成された前記
ヴィア内及びホール内に、前記導電層に接続された配線
金属層(金属配線、例えば、プラグ)を形成し、前記層
間絶縁膜上に、前記ヴィア内の配線金属層に接続された
配線金属層(金属配線)を形成する配線形成工程と、前
記配線金属層にプローブを接触させて、前記ダメージ評
価用素子の電気的特性を測定する第2の測定工程と、を
備えてもよい。
Furthermore, a wiring metal layer (metal wiring, for example, a plug) connected to the conductive layer is formed in the via and the hole formed in the interlayer insulating film, and on the interlayer insulating film, A wiring forming step of forming a wiring metal layer (metal wiring) connected to the wiring metal layer in the via, and a step of contacting a probe with the wiring metal layer to measure an electrical characteristic of the damage evaluation element. And two measurement steps.

【0014】望ましくは、前記第1の測定工程により測
定されたダメージ評価用素子の電気的特性に基づいて、
前記ヴィア形成工程が半導体素子に与えるダメージを評
価する。そして、ダメージを受けていないと評価された
場合、前記ヴィア内及びホール内に配線金属層を形成
し、前記第2の測定工程により配線金属層が形成された
ダメージ評価用素子の電気的特性に基づいて、配線形成
工程が半導体素子に与えるダメージを評価する。
Preferably, based on the electrical characteristics of the damage evaluation element measured in the first measuring step,
The damage to the semiconductor element caused by the via forming step is evaluated. If it is determined that the wiring metal layer has not been damaged, a wiring metal layer is formed in the via and the hole, and the electrical characteristics of the damage evaluation element in which the wiring metal layer is formed in the second measurement step are determined. Based on the evaluation, damage to the semiconductor element caused by the wiring forming step is evaluated.

【0015】この評価方法によれば、ホールはヴィアよ
りも大口径なので、ホールをプラズマエッチング等によ
って形成する工程やそのホール内にCVDやスパッタリ
ングにより配線金属層を形成(堆積)する工程でのダメ
ージが生じ難い。従って、第1の測定工程で測定された
電気特性から、ダメージ評価用素子にダメージが生じて
いると判別されれば、その原因がヴィアの形成によるも
のであることを特定することができる。一方、第1の測
定工程でダメージを受けていないと判別されたダメージ
評価用素子を第2の測定工程により測定した結果、ダメ
ージを受けていると評価された際には、配線金属層をヴ
ィア内に形成する工程(例えば、プラグを形成する工
程)により、ダメージが発生したことを判別することが
できる。
According to this evaluation method, since the hole is larger in diameter than the via, damage is caused in the step of forming the hole by plasma etching or the like and the step of forming (depositing) a wiring metal layer in the hole by CVD or sputtering. Is unlikely to occur. Therefore, if it is determined from the electrical characteristics measured in the first measurement step that the damage evaluation element is damaged, it can be specified that the cause is due to the formation of vias. On the other hand, when the damage evaluation element which is determined not to be damaged in the first measurement step is measured in the second measurement step and is determined to be damaged, the wiring metal layer is removed from the via metal layer. It is possible to determine that damage has occurred by a process of forming the plug (for example, a process of forming a plug).

【0016】従って、ヴィアを形成する工程とヴィア内
に配線金属層を形成する工程とのいずれが半導体素子に
ダメージを与えているかを、判別することが可能であ
る。
Therefore, it is possible to determine which of the step of forming the via and the step of forming the wiring metal layer in the via damages the semiconductor element.

【0017】また、ヴィアの形成や配線金属層の形成に
よるダメージは、微細なヴィアに生じ易い。従って、ホ
ールを100×100μm以上の大きさに形成すれば、
ホールの形成やホール内への配線金属層の形成によるダ
メージはほとんど生じない。従って、ヴィアの形成やヴ
ィア内への配線金属層の形成により引き起こされるダメ
ージのみを評価できる。
Further, damage due to formation of vias and formation of a wiring metal layer is likely to occur in fine vias. Therefore, if the hole is formed in a size of 100 × 100 μm or more,
Almost no damage is caused by the formation of the hole or the formation of the wiring metal layer in the hole. Therefore, only the damage caused by the formation of the via and the formation of the wiring metal layer in the via can be evaluated.

【0018】ヴィアの個数の異なる複数のダメージ評価
用素子を使用することにより、ヴィアの個数とダメージ
との関係をさらに評価することも可能である。
By using a plurality of damage evaluation elements having different numbers of vias, the relationship between the number of vias and the damage can be further evaluated.

【0019】なお、ダメージ評価用素子は、例えば、前
記半導体基板上に、素子領域上に開口部を有するフィー
ルド絶縁膜を更に備え、前記ゲート絶縁膜は、前記開口
部の半導体基板上及びフィールド絶縁膜上に形成されて
おり、前記ヴィア形成領域と前記測定パッド領域は、前
記フィールド絶縁膜上に形成されている。
The damage evaluation element may further include, for example, a field insulating film having an opening on an element region on the semiconductor substrate, and the gate insulating film may be formed on the semiconductor substrate in the opening and on the field insulating film. The via forming region and the measurement pad region are formed on the field insulating film.

【0020】この構成にすれば、ヴィアの形成やヴィア
内への配線金属層の形成によって素子領域が損傷を受け
ることはない。
With this configuration, the element region is not damaged by the formation of the via and the formation of the wiring metal layer in the via.

【0021】ダメージ評価用素子は、実質的に実デバイ
スと同一の構成であることが望ましい。換言すれば、実
際の評価の対象である実デバイスは、例えば、測定パッ
ド領域と、それに対応した層間絶縁膜の開口と、を備え
ていない点を除いて、上記構成のダメージ評価用素子と
実質的に同一の構成を有することが望ましい。
It is desirable that the damage evaluation element has substantially the same configuration as the actual device. In other words, the actual device to be actually evaluated is substantially the same as the damage evaluation element having the above configuration except that it does not include, for example, the measurement pad region and the opening of the interlayer insulating film corresponding thereto. It is desirable to have the same configuration.

【0022】ダメージ評価用素子の構造を、ホール形成
部分を除いて、実デバイス(実際に評価したいデバイ
ス)と同一の構造とすることにより、実デバイスに即し
た評価が可能となる。
By making the structure of the damage evaluation element the same as that of the actual device (the device to be actually evaluated) except for the hole forming portion, the evaluation according to the actual device becomes possible.

【0023】また、本発明の第2の観点に係る半導体装
置のダメージの評価方法は、ソース領域とチャネル領域
とドレイン領域とを含む素子領域が形成された半導体基
板と、前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成された導電層と、前記ゲート
絶縁膜及び前記導電層上に形成され、配線が埋め込まれ
たヴィアを有する第1の層間絶縁膜と、前記第1の層間
絶縁膜上に形成され、ヴィア形成領域と測定パッド領域
とを有する配線層と、前記第1の層間絶縁膜及び配線層
上に形成された第2の層間絶縁膜と、を備える構造のダ
メージ評価素子を形成する素子形成工程と、前記ヴィア
形成領域上の前記第2の層間絶縁膜にヴィアを形成し、
さらに、前記測定パッド領域上に、前記ヴィアよりも大
口径のホールを形成するヴィア形成工程と、前記ホール
内の前記測定パッド領域にプローブを接触させて、前記
ダメージ評価用素子の電気的特性を測定する第1の測定
工程と、を備えることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating damage to a semiconductor device, comprising: forming a semiconductor substrate on which an element region including a source region, a channel region, and a drain region is formed; Gate insulating film,
A conductive layer formed on the gate insulating film, a first interlayer insulating film formed on the gate insulating film and the conductive layer and having vias embedded with wiring, and a first interlayer insulating film on the first interlayer insulating film Forming a damage evaluation element having a structure including: a wiring layer having a via forming region and a measurement pad region; and a second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film and the wiring layer. Forming a via in the second interlayer insulating film on the via forming region;
A via forming step of forming a hole having a larger diameter than the via on the measurement pad area;
And a first measurement step of measuring the electrical characteristics of the damage evaluation element by bringing a probe into contact with the measurement pad region in the inside .

【0024】さらに、前記第2の層間絶縁膜の前記ヴィ
ア内及びホール内に前記配線層に接続された配線金属層
を形成し、前記第2の層間絶縁膜上に、前記ヴィア内及
びホール内に形成された配線金属層に接続された配線金
属層を形成する配線層形成工程と、前記配線金属層にプ
ローブを接触させて、前記ダメージ評価用素子の電気的
特性を測定する第2の測定工程と、を備えてもよい。
Furthermore, a wiring metal layer connected to the wiring layer is formed in the via and the hole of the second interlayer insulating film, and the wiring and metal layer are formed on the second interlayer insulating film in the via and the hole. A wiring layer forming step of forming a wiring metal layer connected to the wiring metal layer formed on the substrate, and a second measurement of measuring an electrical characteristic of the damage evaluation element by bringing a probe into contact with the wiring metal layer. And a step.

【0025】望ましくは、前記第1の測定工程により測
定されたダメージ評価用素子の電気的特性に基づいて、
前記ヴィア形成工程が半導体素子に与えるダメージを評
価する。そして、ダメージを受けていないと評価された
場合、第2層間絶縁膜のヴィア内及びホール内に配線金
属層を形成し、前記第2の測定工程により配線金属層が
形成されたダメージ評価用素子の電気的特性に基づい
て、配線層形成工程が半導体素子に与えるダメージを評
価する。
Preferably, based on the electrical characteristics of the damage evaluation element measured in the first measuring step,
The damage to the semiconductor element caused by the via forming step is evaluated. If it is determined that the wiring metal layer is not damaged, a wiring metal layer is formed in the via and the hole of the second interlayer insulating film, and the damage evaluation element having the wiring metal layer formed in the second measurement step is formed. Based on the electrical characteristics of the semiconductor device, damage to the semiconductor element in the wiring layer forming step is evaluated.

【0026】上記方法を用いることにより、第2層間絶
縁膜にヴィアを形成した後にダメージを評価することが
でき、ヴィアの形成によるダメージと配線金属層の形成
によるダメージを特定することが可能となる。
By using the above method, it is possible to evaluate the damage after forming the via in the second interlayer insulating film, and to specify the damage due to the formation of the via and the damage due to the formation of the wiring metal layer. .

【0027】ヴィアの形成や配線金属層の形成によるダ
メージは、通常、微細なヴィアに生じる。従って、第2
層間絶縁膜に形成されるホールのサイズを100×10
0μm以上にすれば、ホールの形成やホール内への配線
金属層の形成によるダメージは生じない。従って、ヴィ
アの形成あるいはヴィア内への配線金属層の形成による
ダメージのみを評価できる。
Damage due to the formation of vias and the formation of wiring metal layers usually occurs in fine vias. Therefore, the second
The size of the hole formed in the interlayer insulating film is 100 × 10
When the thickness is 0 μm or more, no damage is caused by the formation of holes and the formation of the wiring metal layer in the holes. Therefore, only the damage due to the formation of the via or the formation of the wiring metal layer in the via can be evaluated.

【0028】ヴィアの個数の異なる複数のダメージ評価
用素子を使用することにより、ヴィアの個数とダメージ
との関係をさらに評価することも可能である。
By using a plurality of damage evaluation elements having different numbers of vias, the relationship between the number of vias and the damage can be further evaluated.

【0029】なお、ダメージ評価用素子は、例えば、前
記半導体基板上に、素子領域上に開口部を有するフィー
ルド絶縁膜を更に備え、前記ゲート絶縁膜は、前記開口
部の半導体基板上及びフィールド絶縁膜上に形成されて
おり、前記ヴィア形成領域と前記測定パッド領域は、前
記フィールド絶縁膜上に形成されている。
The damage evaluation element further includes, for example, a field insulating film having an opening on the element region on the semiconductor substrate, and the gate insulating film is formed on the semiconductor substrate in the opening and on the field insulating film. The via forming region and the measurement pad region are formed on the field insulating film.

【0030】上記構成にすれば、ヴィアの形成や配線金
属層の形成によって素子領域が損傷を受けることはな
い。
According to the above configuration, the element region is not damaged by the formation of the via and the wiring metal layer.

【0031】さらに、ダメージ評価用素子は、実質的に
実デバイスと同一の構成であることが望ましい。換言す
れば、実際の評価の対象である実デバイスは、例えば、
測定パッド領域と、それに対応した層間絶縁膜の開口
と、を備えていない点を除いて、上記構成のダメージ評
価用素子と実質的に同一の構成を有することが望まし
い。
Further, it is desirable that the damage evaluation element has substantially the same configuration as the actual device. In other words, the actual device to be actually evaluated is, for example,
It is desirable that the device has substantially the same configuration as the damage evaluation element having the above configuration except that the measurement pad region and the corresponding opening of the interlayer insulating film are not provided.

【0032】ダメージ評価用素子の構造を、ホール形成
部分を除いて、実デバイスと同一構造とすることによ
り、実デバイスに即した評価が可能となる。
By making the structure of the damage evaluation element the same as that of the actual device except for the portion where the hole is formed, it is possible to make an evaluation suitable for the actual device.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)本発明の第
1の実施の形態に係る半導体装置のダメージの評価方法
を図1〜図5を用いて説明する。
(First Embodiment) A method for evaluating damage to a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0034】図1(a)は、ヴィア形成によるダメージ
を評価するためのダメージ評価用素子の断面図であり、
図1(b)は、図1(a)に示すダメージ評価用素子の
平面図である。図1(b)のA−A断面が図1(a)に
相当する。図2は、ヴィア内に配線金属を形成すること
により引き起こされたダメージを評価するためのダメー
ジ評価用素子の断面図である。図3は、図1に示すダメ
ージ評価用素子のダメージの評価方法を説明するための
図であり、図4は、図2に示すダメージ評価用素子のダ
メージの評価方法を説明するための図である。図5
(a)は、この実施の形態にかかるダメージ評価方法を
用いてダメージ発生の原因を評価(特定)する対象であ
る評価対象素子の断面構成を示し、図5(b)はその平
面構成を示す。図5(b)のA’−A’断面が図5
(a)に相当する。
FIG. 1A is a cross-sectional view of a damage evaluation element for evaluating damage due to via formation.
FIG. 1B is a plan view of the damage evaluation element shown in FIG. An AA cross section in FIG. 1B corresponds to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of a damage evaluation element for evaluating damage caused by forming a wiring metal in a via. FIG. 3 is a diagram for explaining a method of evaluating the damage of the damage evaluation element shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram for explaining a damage evaluation method of the damage evaluation element shown in FIG. is there. FIG.
FIG. 5A shows a cross-sectional configuration of an evaluation target element whose cause of damage is evaluated (identified) using the damage evaluation method according to the present embodiment, and FIG. 5B shows a planar configuration thereof. . FIG. 5B is a sectional view taken along the line A′-A ′ in FIG.
(A).

【0035】図5に示す評価対象素子は、ソース領域、
チャネル領域及びドレイン領域を含む素子領域が形成さ
れた半導体基板11と、素子領域上に開口12aを有す
るフィールド絶縁膜12と、フィールド絶縁膜12上及
び開口12a内の半導体基板11上に形成されたゲート
絶縁膜13と、ゲート絶縁膜13上に形成され、チャネ
ル領域に対向するゲート電極領域14aとヴィア形成領
域14bとを有する導電層14と、ヴィア形成領域14
b上にヴィア15bが形成されている層間絶縁膜15
と、ヴィア15b内に形成された配線金属(プラグ)1
6bと、層間絶縁膜15上に配線金属16bに接続され
て形成された配線金属層17とを備えている。
The element to be evaluated shown in FIG.
A semiconductor substrate 11 having an element region including a channel region and a drain region formed thereon, a field insulating film 12 having an opening 12a on the element region, and a semiconductor substrate 11 formed on the field insulating film 12 and the semiconductor substrate 11 in the opening 12a. A gate insulating film 13; a conductive layer 14 formed on the gate insulating film 13 and having a gate electrode region 14a and a via forming region 14b facing the channel region;
b having an via 15b formed thereon.
And wiring metal (plug) 1 formed in via 15b
6b, and a wiring metal layer 17 formed on the interlayer insulating film 15 and connected to the wiring metal 16b.

【0036】ヴィア15bは、ドライエッチングにより
0.25×0.25μm以下の口径に形成されている。
また、配線金属16bはCVD又はスパッタリングによ
り、金属を堆積し、これをドライエッチングによりエッ
チバックすることにより形成されている。
The via 15b is formed to have a diameter of 0.25 × 0.25 μm or less by dry etching.
The wiring metal 16b is formed by depositing a metal by CVD or sputtering and etching it back by dry etching.

【0037】本実施の形態は、ヴィア15bを形成する
工程がゲート絶縁膜13に与えるダメージと、ヴィア1
5b内に配線金属16bを形成する工程がゲート絶縁膜
13に与えるダメージとを、独立して評価する評価方法
を提供する。
In the present embodiment, the damage to the gate insulating film 13 caused by the step of forming the via 15 b
The present invention provides an evaluation method for independently evaluating the damage to the gate insulating film 13 caused by the step of forming the wiring metal 16b in 5b.

【0038】図5に示す評価対象素子のダメージの評価
を行うため、例えば、ウエハの一部に、図1に示す構成
のダメージ評価用素子を、図5の評価対象素子の製造過
程と同一の製造過程で構成する。
In order to evaluate the damage of the device to be evaluated shown in FIG. 5, for example, a device for damage evaluation having the structure shown in FIG. Configured in the manufacturing process.

【0039】なお、図1に示すダメージ評価用素子にお
いて、図5に示す評価対象素子と実質的に同一の部分に
は、同一の符号を付す。
In the damage evaluation device shown in FIG. 1, substantially the same portions as those of the device to be evaluated shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

【0040】第1の実施の形態に用いるダメージ評価用
素子は、図1(a)に示すように、ソース領域、チャネ
ル領域及びドレイン領域の素子領域が形成された半導体
基板11上に、素子領域上に開口12aを有するフィー
ルド絶縁膜12が形成されている。そして、開口12a
が形成されている素子領域上を含むフィールド絶縁膜1
2上には、ゲート絶縁膜13が形成されている。ゲート
絶縁膜13上には、チャネル領域に対向するゲート電極
領域14aとヴィア形成領域14bと共に測定パッド領
域14cとを有する導電層14が形成され、ゲート絶縁
膜13及び導電層14上には層間絶縁膜15が形成され
ている。
As shown in FIG. 1A, a damage evaluation element used in the first embodiment is formed on a semiconductor substrate 11 on which a source region, a channel region, and a drain region are formed. A field insulating film 12 having an opening 12a thereon is formed. And the opening 12a
Field insulating film 1 including over the element region in which is formed
2, a gate insulating film 13 is formed. A conductive layer 14 having a gate electrode region 14a facing the channel region, a via formation region 14b, and a measurement pad region 14c is formed on the gate insulating film 13, and an interlayer insulating film is formed on the gate insulating film 13 and the conductive layer 14. A film 15 is formed.

【0041】層間絶縁膜15のヴィア形成領域14bと
測定パッド領域14c上の領域には、ヴィア15b及び
ホール15cが形成されている。このヴィア15b及び
ホール15cはドライエッチングを用いて同時にエッチ
ングされる。このとき形成されるヴィア15aの大きさ
は0.25×0.25μm以下、ホール15cの大きさ
は100×100μm以上の口径を有する。なお、ホー
ル15cは、その口径が十分に大きいため、ドライエッ
チングにより形成されても、極所的な帯電などが起こり
にくく、ゲート絶縁膜13にダメージを与えることはな
い。
Vias 15b and holes 15c are formed in a region of the interlayer insulating film 15 above the via forming region 14b and the measuring pad region 14c. The via 15b and the hole 15c are simultaneously etched using dry etching. The size of the via 15a formed at this time has a diameter of 0.25 × 0.25 μm or less, and the size of the hole 15c has a diameter of 100 × 100 μm or more. Since the hole 15c has a sufficiently large diameter, even if it is formed by dry etching, local charging or the like hardly occurs and the gate insulating film 13 is not damaged.

【0042】図1に示すダメージ評価用素子は、導電層
14が測定パッド領域14cを有すること、層間絶縁膜
15の測定パッド領域14c上の領域に大口径のホール
15cが形成される点を除けば、図5に示す評価対象素
子が製造過程にある状態と実質的に同一の構成である。
The damage evaluation device shown in FIG. 1 is different from the damage evaluation device shown in FIG. 1 in that the conductive layer 14 has a measurement pad region 14c and a large-diameter hole 15c is formed in the region of the interlayer insulating film 15 on the measurement pad region 14c. For example, the configuration is substantially the same as the state in which the evaluation target element shown in FIG. 5 is in the manufacturing process.

【0043】図1に示すダメージ評価用素子が完成した
段階で、ヴィア15bのエッチング(形成)によるダメ
ージを評価するために、例えば、図3に示すように、測
定パッド領域14cにプローブを接触させ、F.N.
(Fowler Nordheim)電流(又は直接トンネル電流)が
支配的とならない範囲の電圧をゲート絶縁膜13に印加
し、リーク電流を測定する。
When the damage evaluation element shown in FIG. 1 is completed, in order to evaluate the damage caused by etching (forming) of the via 15b, for example, as shown in FIG. 3, a probe is brought into contact with the measurement pad area 14c. , F. N.
(Fowler Nordheim) A voltage in a range in which a current (or a direct tunnel current) is not dominant is applied to the gate insulating film 13 and a leak current is measured.

【0044】リーク電流が検出された場合は、ヴィア1
5bのエッチング(形成)によるダメージがゲート絶縁
膜13に生じたことになり、リーク電流が検出されない
場合は、ヴィア15bのエッチングによるダメージは生
じていないことになる。
If a leak current is detected, via 1
If the gate insulating film 13 is damaged by the etching (formation) of the gate insulating film 5b, and no leakage current is detected, it means that the via 15b has not been damaged by the etching.

【0045】図1のダメージ評価用素子がヴィアエッチ
ングによってダメージを受けていないと評価されると、
続いて、CVD、スパッタリング等を用いて、ヴィア1
5b内及びホール15c内を含む基板全体に金属を堆積
する。さらに、この金属層をドライエッチングを用いて
エッチバックすることにより、図2に示すように、ヴィ
ア15b内及びホール15c内に配線金属16bと16
cとを形成する。なお、ホール15cは、その口径が十
分に大きいため、CVD(又はスパッタリング)及びド
ライエッチング等により配線金属16cを形成しても、
帯電などが起こりにくく、ゲート絶縁膜13にダメージ
を与えることはない。
When it is evaluated that the damage evaluation element of FIG. 1 has not been damaged by the via etching,
Subsequently, the via 1 is formed using CVD, sputtering, or the like.
A metal is deposited on the entire substrate including inside 5b and inside hole 15c. Further, this metal layer is etched back using dry etching, so that the wiring metal 16b and the wiring metal 16b are formed in the via 15b and the hole 15c as shown in FIG.
and c. Since the diameter of the hole 15c is sufficiently large, even if the wiring metal 16c is formed by CVD (or sputtering), dry etching, or the like,
Electrification and the like hardly occur, and the gate insulating film 13 is not damaged.

【0046】次に、全面に金属層を堆積し、これをパタ
ーニングすることにより、図2に示すように、配線金属
16b及び16cに接続された第1の金属配線層17を
形成する。
Next, a metal layer is deposited on the entire surface and is patterned to form a first metal wiring layer 17 connected to the wiring metals 16b and 16c as shown in FIG.

【0047】図2に示すダメージ評価用素子が完成した
段階で、ヴィア15b内に配線金属16bを形成したこ
とによるダメージを評価するために、図4に示すよう
に、第1の金属配線層17にプローブを接触させ、F.
N.電流(又は直接トンネル電流)が支配的とならない
範囲の電圧をゲート絶縁膜13に印加し、リーク電流を
測定する。
At the stage when the damage evaluation element shown in FIG. 2 is completed, in order to evaluate the damage caused by forming the wiring metal 16b in the via 15b, as shown in FIG. The probe was brought into contact with F.
N. A voltage in a range in which a current (or a direct tunnel current) is not dominant is applied to the gate insulating film 13 and a leak current is measured.

【0048】リーク電流が検出された場合は、配線金属
16bの形成によるダメージがゲート絶縁膜13に生じ
たことになり、リーク電流が検出されない場合は、配線
金属16bの形成によるダメージが生じていないことに
なる。
If a leak current is detected, damage due to the formation of the wiring metal 16b has occurred in the gate insulating film 13. If no leak current has been detected, no damage has occurred due to the formation of the wiring metal 16b. Will be.

【0049】以上説明したように、第1の実施の形態に
よれば、導電層14上に測定パッド領域14cを設けた
ダメージ評価用素子を用いることによって、ヴィア形成
によるダメージを評価することができる。ダメージが生
じていなければ、さらに、配線金属16bを形成したダ
メージ評価用素子を用いることによって、配線金属の形
成によるダメージを評価することができる。
As described above, according to the first embodiment, the damage due to via formation can be evaluated by using the damage evaluation element in which the measurement pad area 14c is provided on the conductive layer 14. . If no damage has occurred, the damage due to the formation of the wiring metal can be evaluated by using a damage evaluation element formed with the wiring metal 16b.

【0050】従って、ヴィアの形成後と配線金属の形成
後にそれぞれダメージの評価を行えるので、ダメージの
原因を特定することができる。また、ダメージ評価用素
子は、ホール形成を除いて実デバイス構造に即した製造
方法を用いているので、実デバイス構造と同一の状態で
ダメージの評価を行うことができる。
Therefore, the damage can be evaluated after the formation of the via and after the formation of the wiring metal, so that the cause of the damage can be specified. In addition, since the damage evaluation element uses a manufacturing method suitable for the actual device structure except for the formation of holes, damage can be evaluated in the same state as the actual device structure.

【0051】(第2の実施の形態)次に、第2の実施の
形態に係る半導体装置のダメージの評価方法について図
6、7を用いて説明する。
(Second Embodiment) Next, a method for evaluating damage to a semiconductor device according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0052】図6は、第2の層間絶縁膜にドライエッチ
ングによってヴィアを形成したときのダメージを評価す
るためのダメージ評価用素子の断面図である。図7は、
第2の層間絶縁膜に形成されたヴィア内に配線金属を形
成したときのダメージを評価するためのダメージ評価用
素子の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a damage evaluation element for evaluating damage when a via is formed in the second interlayer insulating film by dry etching. FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a damage evaluation element for evaluating damage when a wiring metal is formed in a via formed in a second interlayer insulating film.

【0053】図6に示すダメージ評価用素子は、半導体
基板31上に、開口32aを有するフィールド絶縁膜3
2が形成され、開口32aの半導体基板31上とフィー
ルド絶縁膜32上にはゲート絶縁膜33が形成されてい
る。ゲート絶縁膜33上には導電層34が形成され、ゲ
ート絶縁膜33及び導電層34上には、第1のヴィア3
5bが形成された第1の層間絶縁膜35が形成されてい
る。第1のヴィア35bは、口径が0.3×0.3μm
より大きいサイズのものであるか、若しくはプラズマを
用いないなどダメージの生じない工程で形成されたもの
である。さらに、第1のヴィア35b内には、ダメージ
の生じない工程で、配線金属(プラグ)36が形成され
ている。
The element for damage evaluation shown in FIG. 6 has a field insulating film 3 having an opening 32 a on a semiconductor substrate 31.
2 are formed, and a gate insulating film 33 is formed on the semiconductor substrate 31 in the opening 32a and on the field insulating film 32. A conductive layer is formed on the gate insulating film 33, and the first via 3 is formed on the gate insulating film 33 and the conductive layer.
A first interlayer insulating film 35 on which 5b is formed is formed. The first via 35b has a diameter of 0.3 × 0.3 μm.
It is a larger size, or formed by a process that does not cause damage, such as by not using plasma. Further, a wiring metal (plug) 36 is formed in the first via 35b in a process that does not cause damage.

【0054】第1のヴィア35b及び配線金属36を含
む第1の層間絶縁膜35上には、第2のヴィア形成領域
37bと、測定パッド領域37cとを有する第1の配線
金属層37が形成されている。そして、第1の層間絶縁
膜35及び第1の配線金属層37上には第2の層間絶縁
膜45が形成されている。
On the first interlayer insulating film 35 including the first via 35b and the wiring metal 36, a first wiring metal layer 37 having a second via forming region 37b and a measurement pad region 37c is formed. Have been. Then, a second interlayer insulating film 45 is formed on the first interlayer insulating film 35 and the first wiring metal layer 37.

【0055】第2のヴィア形成領域37b上及び測定パ
ッド領域37c上の第2の層間絶縁膜45には、第2の
ヴィア45b及びホール45cが形成されている。第2
のヴィア45b及びホール45cはドライエッチングを
用いて同時にエッチングして形成されており、第2のヴ
ィア45bの大きさは0.3×0.3μm以下、ホール
45cの大きさは100×100μmの口径を有する。
A second via 45b and a hole 45c are formed in the second interlayer insulating film 45 on the second via formation region 37b and the measurement pad region 37c. Second
The via 45b and the hole 45c are formed by simultaneous etching using dry etching. The size of the second via 45b is 0.3 × 0.3 μm or less, and the size of the hole 45c is 100 × 100 μm. Having.

【0056】図6に示すダメージ評価用素子を用いて、
第2のヴィア45bをエッチングしたことにより生じた
ダメージを評価するために、測定パッド領域37cにプ
ローブを接触させ、直流電源からF.N.電流(又は直
接トンネル電流)が支配的とならない範囲の電圧をゲー
ト絶縁膜33に印加し、リーク電流を測定する。
Using the damage evaluation element shown in FIG.
In order to evaluate the damage caused by etching the second via 45b, a probe is brought into contact with the measurement pad area 37c, and the F.V. N. A voltage in a range where the current (or direct tunnel current) is not dominant is applied to the gate insulating film 33, and the leak current is measured.

【0057】リーク電流が検出された場合、第2の層間
絶縁膜45に第2のヴィア45bを形成したことによっ
てゲート絶縁膜13がダメージを受けたことになり、リ
ーク電流が検出されない場合は、ダメージは生じていな
いことになる。
If a leak current is detected, the gate insulating film 13 is damaged by the formation of the second via 45b in the second interlayer insulating film 45, and if no leak current is detected, No damage has occurred.

【0058】図6のダメージ評価用素子が第2のヴィア
45bを形成したことによってダメージを受けていない
と評価されると、続いて、図7に示すように、第2のヴ
ィア45b内及びホール45c内に、CVD法などによ
り、配線金属46b及び46cを形成する。そして、配
線金属46b及び46cを含む第2の層間絶縁膜45上
に第3の配線金属47を形成する。
When it is evaluated that the damage evaluation element of FIG. 6 has not been damaged due to the formation of the second via 45b, subsequently, as shown in FIG. 7, the inside of the second via 45b and the hole are formed. In 45c, wiring metals 46b and 46c are formed by a CVD method or the like. Then, a third wiring metal 47 is formed on the second interlayer insulating film 45 including the wiring metals 46b and 46c.

【0059】図7に示すダメージ評価用素子を用いて、
第2のヴィア45b内に配線金属46bを形成すること
により生じたダメージを評価するために、第1の配線金
属層17にプローブを接触させ、直流電源からF.N.
電流が支配的とならない範囲の電圧をゲート絶縁膜33
に印加し、リーク電流を測定する。
Using the damage evaluation element shown in FIG.
In order to evaluate the damage caused by forming the wiring metal 46b in the second via 45b, a probe is brought into contact with the first wiring metal layer 17, and a DC power supply is used to evaluate the F.V. N.
A voltage in a range where the current is not dominant is applied to the gate insulating film 33.
To measure the leakage current.

【0060】リーク電流が検出された場合は、第2の層
間絶縁膜45の第2のヴィア45b内に配線金属46b
を形成したことによってゲート絶縁膜33にダメージが
生じたことになる。一方、リーク電流が検出されない場
合は、配線金属の形成によるダメージは生じていないこ
とになる。
When a leak current is detected, the wiring metal 46b is formed in the second via 45b of the second interlayer insulating film 45.
This means that the gate insulating film 33 has been damaged by the formation of. On the other hand, if no leak current is detected, no damage has occurred due to the formation of the wiring metal.

【0061】以上説明したように、第1の配線金属層3
7上に測定パッド領域37cを設けたダメージ評価用素
子を用いることによって、第2のヴィア45bの形成に
よって生じたダメージを評価することができる。ダメー
ジが生じていなければ、さらに、第2のヴィア45b内
に配線金属46bを形成したダメージ評価用素子を用い
ることによって、金属配線46bの形成によって生じた
ダメージを評価することができる。
As described above, the first wiring metal layer 3
By using the damage evaluation element provided with the measurement pad area 37c on the top 7, the damage caused by the formation of the second via 45b can be evaluated. If no damage occurs, the damage caused by the formation of the metal wiring 46b can be evaluated by using a damage evaluation element in which the wiring metal 46b is formed in the second via 45b.

【0062】第1及び第2の実施の形態では、第1層間
絶縁膜又は第2層間絶縁膜のヴィアを形成したときのダ
メージ評価方法と、そのヴィア内に配線金属を形成した
ときのダメージ評価方法を説明したが、より多層構造の
半導体装置であっても、ヴィアの形成と配線金属の形成
によるダメージを評価することができる。
In the first and second embodiments, the damage evaluation method when forming a via in the first interlayer insulating film or the second interlayer insulating film and the damage evaluation when forming a wiring metal in the via are described. Although the method has been described, the damage due to the formation of the via and the formation of the wiring metal can be evaluated even in a semiconductor device having a more multilayer structure.

【0063】また、ヴィアや配線金属の形成方法は、上
述の方法に限られない。例えば、スパッタリング又はC
VDにより、ヴィアと開口内を含む層間絶縁膜上に金属
を堆積し、堆積された金属層をパターニングすることに
より、ヴィア及び開口内の配線金属と、層間絶縁膜上の
配線層とを形成することも可能である。
The method of forming vias and wiring metal is not limited to the above-described method. For example, sputtering or C
A metal is deposited on the interlayer insulating film including the via and the opening by VD, and the deposited metal layer is patterned to form a wiring metal in the via and the opening and a wiring layer on the interlayer insulating film. It is also possible.

【0064】また、第1及び第2の実施の形態では、ダ
メージを評価する方法としてリーク電流を検出する方法
を説明したが、電圧を印加したときの耐圧や、破壊する
までに注入できる電荷量、界面準位密度、フラットバン
ド電圧などを指標として用いることも可能である。
In the first and second embodiments, the method of detecting a leak current has been described as a method of evaluating damage. However, the withstand voltage when a voltage is applied and the amount of charge that can be injected before destruction are determined. It is also possible to use interface state density, flat band voltage, and the like as indices.

【0065】本実施の形態では、ウエハの一部にダメー
ジ評価用素子を形成して評価する方法を説明したが、半
導体装置の製造ラインの一部にダメージ評価用素子が形
成されたウエハを組み込むことも可能である。
In the present embodiment, a method for forming and evaluating a damage evaluation element on a part of a wafer has been described. However, a wafer having the damage evaluation element formed on a part of a semiconductor device manufacturing line is incorporated. It is also possible.

【0066】また、ヴィア形成領域に形成するヴィアの
個数を変えた数種類のダメージ評価用素子を用いること
により、ヴィアの個数によるダメージ量を相対的に比較
することができる。
Further, by using several types of damage evaluation elements in which the number of vias formed in the via formation region is changed, the damage amount due to the number of vias can be relatively compared.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ダメージ
の原因をより正確に特定することが可能である。
As described above, according to the present invention, the cause of damage can be specified more accurately.

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

【図1】(a)は、第1の実施の形態におけるヴィア形
成によるダメージを評価するためのダメージ評価用素子
の断面図であり、(b)は、(a)に示すダメージ評価
用素子の平面図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view of a damage evaluation element for evaluating damage due to via formation in a first embodiment, and FIG. 1B is a sectional view of the damage evaluation element shown in FIG. It is a top view.

【図2】第1の実施の形態における配線金属の形成によ
るダメージを評価するためのダメージ評価用素子の断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a damage evaluation element for evaluating damage due to formation of a wiring metal according to the first embodiment.

【図3】第1の実施の形態において、ヴィア形成による
ダメージを評価する方法を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for evaluating damage due to via formation in the first embodiment.

【図4】第1の実施の形態において、配線金属の形成に
よるダメージを評価するための方法を説明するための図
である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method for evaluating damage due to formation of wiring metal in the first embodiment.

【図5】(a)は、ダメージを評価する対象である評価
対象素子の断面図であり、(b)は、(a)に示す評価
対象素子の平面図である。
5A is a cross-sectional view of an evaluation target element for which damage is to be evaluated, and FIG. 5B is a plan view of the evaluation target element shown in FIG.

【図6】第2の実施の形態におけるヴィア形成によるダ
メージを評価するためのダメージ評価用素子の断面図で
ある。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a damage evaluation element for evaluating damage due to via formation in the second embodiment.

【図7】第2の実施の形態における配線金属の形成によ
るダメージを評価するためのダメージ評価用素子の断面
図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a damage evaluation element for evaluating damage due to formation of a wiring metal in a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、31 半導体基板 12、32 フィールド
絶縁膜 12a、32a 開口 13、33 ゲート絶縁
膜 14、34 導電層 14a ゲート電極
領域 14b、37b ヴィア形成
領域 14c、37c 測定パッド
領域 15、35 第1の層間
絶縁膜 15b、35b、45b ヴィア 15c、45c ホール 16b、16c、36、46b、46c 配線金属 17、37 第1の配線
金属層 45 第2の層間
絶縁膜 47 第2の配線
金属層
11, 31 Semiconductor substrate 12, 32 Field insulating film 12a, 32a Opening 13, 33 Gate insulating film 14, 34 Conductive layer 14a Gate electrode region 14b, 37b Via forming region 14c, 37c Measurement pad region 15, 35 First interlayer insulation Film 15b, 35b, 45b Via 15c, 45c Hole 16b, 16c, 36, 46b, 46c Wiring metal 17, 37 First wiring metal layer 45 Second interlayer insulating film 47 Second wiring metal layer

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ソース領域とチャネル領域とドレイン領域
とを含む素子領域が形成された半導体基板と、前記半導
体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁
膜上に形成され、ヴィア形成領域と測定パッド領域と前
記チャネル領域に対向するゲート電極領域とを有する導
電層と、前記ゲート絶縁膜及び前記導電層上に形成され
た層間絶縁膜と、を備える構造のダメージ評価用素子を
形成する素子形成工程と、 前記ヴィア形成領域上の前記層間絶縁膜にヴィアを形成
し、前記測定パッド領域上の前記層間絶縁膜に、前記ヴ
ィアよりも大口径のホールを形成するヴィア形成工程
と、 前記ホール内の前記測定パッド領域にプローブを接触さ
せて、前記ダメージ評価用素子の電気的特性を測定する
第1の測定工程と、 を備えることを特徴とするダメージ評価方法。
A semiconductor substrate on which an element region including a source region, a channel region, and a drain region is formed; a gate insulating film formed on the semiconductor substrate; and a via formed on the gate insulating film. Forming a damage evaluation element having a structure including a conductive layer having a region, a measurement pad region, and a gate electrode region facing the channel region; and the gate insulating film and an interlayer insulating film formed on the conductive layer. Forming a via in the interlayer insulating film on the via forming region, and forming a hole with a larger diameter than the via in the interlayer insulating film on the measurement pad region; and characterized by comprising said probe is brought into contact with the measurement pad area within the hole, and a first measuring step of measuring electrical characteristics of the damage evaluation elements, the Damage evaluation how.
【請求項2】前記層間絶縁膜に形成された前記ヴィア内
及びホール内に、前記導電層に接続された配線金属層を
形成し、前記層間絶縁膜上に、前記ヴィア内の配線金属
層に接続された配線金属層を形成する配線形成工程と、 前記配線金属層にプローブを接触させて、前記ダメージ
評価用素子の電気的特性を測定する第2の測定工程と、 をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のダメ
ージ評価方法。
2. A wiring metal layer connected to the conductive layer is formed in the via and the hole formed in the interlayer insulating film, and on the interlayer insulating film, a wiring metal layer in the via is formed. A wiring forming step of forming a connected wiring metal layer; and a second measuring step of measuring the electrical characteristics of the damage evaluation element by bringing a probe into contact with the wiring metal layer. The damage evaluation method according to claim 1, wherein
【請求項3】前記第1の測定工程により測定されたダメ
ージ評価用素子の電気的特性に基づいて、前記ヴィア形
成工程が半導体素子に与えるダメージを評価する第1の
評価工程と、 前記第1の評価工程により、ダメージを受けていないと
評価されたダメージ評価用素子の電気的特性を、前記第
2の測定工程により測定し、前記配線形成工程が半導体
素子に与えるダメージを評価する第2の評価工程と、 を備えることを特徴とする請求項2に記載のダメージ評
価方法。
3. A first evaluation step of evaluating damage to a semiconductor element in the via forming step based on the electrical characteristics of the damage evaluation element measured in the first measurement step; The second evaluation step measures the electrical characteristics of the damage evaluation element evaluated as having not been damaged in the second evaluation step, and evaluates the damage to the semiconductor element in the wiring formation step. The damage evaluation method according to claim 2, comprising: an evaluation step.
【請求項4】前記ヴィア形成工程は、ホールを100×
100μm以上の大きさに形成する工程であることを特
徴とする請求項1、2又は3に記載のダメージ評価方
法。
4. The method according to claim 1, wherein the step of forming the via includes:
The damage evaluation method according to claim 1, wherein the damage evaluation method is a step of forming a size of 100 μm or more.
【請求項5】前記ダメージ評価用素子は、前記半導体基
板上に、前記素子領域上に開口部を有するフィールド絶
縁膜を更に備え、 前記ゲート絶縁膜は、前記開口部の半導体基板上及び前
記フィールド絶縁膜上に形成されており、 前記ヴィア形成領域と前記測定パッド領域は、前記フィ
ールド絶縁膜上に形成されている、 ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載
のダメージ評価方法。
5. The device for damage evaluation further includes a field insulating film having an opening on the element region on the semiconductor substrate, wherein the gate insulating film is provided on the semiconductor substrate in the opening and on the field. The damage according to any one of claims 1 to 4, wherein the damage is formed on an insulating film, and the via forming region and the measurement pad region are formed on the field insulating film. Evaluation method.
【請求項6】ヴィアの個数の異なる複数のダメージ評価
用素子を使用することにより、ヴィアの個数とダメージ
との関係をさらに評価することを特徴とする請求項1乃
至5のいずれか1項に記載のダメージ評価方法。
6. The method according to claim 1, wherein the relationship between the number of vias and the damage is further evaluated by using a plurality of damage evaluation elements having different numbers of vias. The damage evaluation method described.
【請求項7】ソース領域とチャネル領域とドレイン領域
とを含む素子領域が形成された半導体基板と、前記半導
体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁
膜上に形成された導電層と、前記ゲート絶縁膜及び前記
導電層上に形成され、配線が埋め込まれたヴィアを有す
る第1の層間絶縁膜と、前記第1の層間絶縁膜上に形成
され、ヴィア形成領域と測定パッド領域とを有する配線
層と、前記第1の層間絶縁膜及び配線層上に形成された
第2の層間絶縁膜と、を備える構造のダメージ評価素子
を形成する素子形成工程と、 前記ヴィア形成領域上の前記第2の層間絶縁膜にヴィア
を形成し、さらに、前記測定パッド領域上に、前記ヴィ
アよりも大口径のホールを形成するヴィア形成工程と、 前記ホール内の前記測定パッド領域にプローブを接触さ
せて、前記ダメージ評価用素子の電気的特性を測定する
第1の測定工程と、 を備えることを特徴とするダメージ評価方法。
7. A semiconductor substrate on which an element region including a source region, a channel region, and a drain region is formed, a gate insulating film formed on the semiconductor substrate, and a conductive layer formed on the gate insulating film A first interlayer insulating film formed on the gate insulating film and the conductive layer and having a via embedded with a wiring; a via forming region and a measurement pad region formed on the first interlayer insulating film; An element forming step of forming a damage evaluation element having a structure including a wiring layer having: a first interlayer insulating film and a second interlayer insulating film formed on the wiring layer; wherein a via is formed in the second interlayer insulating film, further, the measurement pad region, a via forming step of forming a hole having a large diameter than the via, pro to the measurement pad area within the hole Contacting the blanking, damage evaluation method characterized by and a first measuring step of measuring electrical characteristics of the damage evaluation element.
【請求項8】前記第2の層間絶縁膜の前記ヴィア内及び
ホール内に前記配線層に接続された配線金属層を形成
し、前記第2の層間絶縁膜上に、前記ヴィア内の配線金
属層に接続された配線金属層を形成する配線層形成工程
と、 前記配線金属層にプローブを接触させて、前記ダメージ
評価用素子の電気的特性を測定する第2の測定工程と、 をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載のダメ
ージ評価方法。
8. A wiring metal layer connected to the wiring layer is formed in the via and the hole of the second interlayer insulating film, and a wiring metal in the via is formed on the second interlayer insulating film. A wiring layer forming step of forming a wiring metal layer connected to the layer; and a second measuring step of measuring an electrical characteristic of the damage evaluation element by bringing a probe into contact with the wiring metal layer. The damage evaluation method according to claim 7, wherein:
【請求項9】前記第1の測定工程により測定されたダメ
ージ評価用素子の電気的特性に基づいて、前記ヴィア形
成工程が半導体素子に与えるダメージを評価する第1の
評価工程と、 前記第1の評価工程により、ダメージを受けていないと
評価されたダメージ評価用素子の電気的特性を第2の測
定工程により測定し、前記配線形成工程が半導体素子に
与えるダメージを評価する第2の評価工程と、 を備えることを特徴とする請求項8に記載のダメージ評
価方法。
9. A first evaluation step of evaluating damage to a semiconductor element in the via forming step based on electrical characteristics of the damage evaluation element measured in the first measurement step; A second measuring step of measuring the electrical characteristics of the damage evaluation element evaluated as not receiving the damage in the second evaluation step, and evaluating the damage to the semiconductor element by the wiring forming step; The damage evaluation method according to claim 8, comprising:
【請求項10】前記ヴィア形成工程は、サイズが100
×100μm以上の大きさのホールを形成する工程であ
ることを特徴とする請求項7、8又は9に記載のダメー
ジ評価方法。
10. The method according to claim 1, wherein the step of forming the via has a size of 100.
10. The damage evaluation method according to claim 7, wherein the step is a step of forming a hole having a size of × 100 μm or more.
【請求項11】前記第2の層間絶縁膜に形成されたヴィ
アの個数の異なる複数のダメージ評価用素子を使用する
ことにより、ヴィアの個数とダメージとの関係をさらに
評価することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか
1項に記載のダメージ評価方法。
11. The relationship between the number of vias and the damage is further evaluated by using a plurality of damage evaluation elements having different numbers of vias formed in the second interlayer insulating film. The damage evaluation method according to claim 7.
【請求項12】前記ダメージ評価用素子は、前記半導体
基板上に、前記素子領域上に開口部を有するフィールド
絶縁膜を更に備え、 前記ゲート絶縁膜は、前記開口部の半導体基板上及びフ
ィールド絶縁膜上に形成されており、 前記ヴィア形成領域と前記測定パッド領域は、前記フィ
ールド絶縁膜上に形成されている、 ことを特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記
載のダメージ評価方法。
12. The damage evaluation element further comprises a field insulating film having an opening on the element region on the semiconductor substrate, wherein the gate insulating film is provided on the semiconductor substrate in the opening and on a field insulating film. The damage evaluation according to any one of claims 7 to 11, wherein the via formation region and the measurement pad region are formed on the field insulating film. Method.
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