JPH077751B2 - Charge-up detection method in MOS manufacturing process - Google Patents
Charge-up detection method in MOS manufacturing processInfo
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- JPH077751B2 JPH077751B2 JP2007685A JP768590A JPH077751B2 JP H077751 B2 JPH077751 B2 JP H077751B2 JP 2007685 A JP2007685 A JP 2007685A JP 768590 A JP768590 A JP 768590A JP H077751 B2 JPH077751 B2 JP H077751B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はMOS製造プロセスにおけるチャージアップ検出
方法、特にMOS製造プロセスのソース/ドレイン領域を
形成するためのイオン注入プロセスにおけるチャージア
ップを検出する方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for detecting charge-up in a MOS manufacturing process, and more particularly, a method for detecting charge-up in an ion implantation process for forming source / drain regions of a MOS manufacturing process. Regarding
[従来の技術] 金属−酸化物絶縁物−半導体の3層構造を有し、ソース
からドレインに向かって流れる電子流の大きさを絶縁物
を介して設けられたゲートに電圧を印加することにより
制御するMOS(metal oxide semiconductor)は集積回路
に広く用いられており、特にCMOSを用いた集積回路は消
費電力が小さく、回路の動作余裕度が大きい等の優れた
特性を有し、種々の用途に用いられている。[Prior Art] A three-layer structure of metal-oxide insulator-semiconductor, in which a magnitude of an electron flow flowing from a source to a drain is applied to a gate provided through the insulator, Controlled MOS (metal oxide semiconductor) is widely used in integrated circuits. In particular, integrated circuits using CMOS have excellent characteristics such as low power consumption and large circuit operating margin, and are used in various applications. Is used for.
従来、このMOS、CMOSは以下のプロセスを経て製造され
る(第2図参照)。Conventionally, this MOS and CMOS are manufactured through the following processes (see FIG. 2).
(1)nシリコン基板10にイオン注入でPウェル(P−
well)12を形成する。このウェルの深さは通常4〜5μ
m程度である。(1) P well (P-
well) 12 is formed. The depth of this well is usually 4-5μ
It is about m.
(2)LOCOS(選択酸化法)技術で基板表面を酸化し、
素子分離領域14を形成する。(2) Oxidize the substrate surface with LOCOS (selective oxidation) technology,
An element isolation region 14 is formed.
(3)MOSのゲート酸化膜16を20〜50nm成長させる。(3) The MOS gate oxide film 16 is grown to 20 to 50 nm.
(4)多結晶シリコン18を堆積する。(4) Deposit polycrystalline silicon 18.
(5)ゲート電極の加工を行い、マスクを用いてP(リ
ン)等のイオンを注入してソース/ドレイン領域20を形
成する。(5) The gate electrode is processed, and ions such as P (phosphorus) are implanted using a mask to form the source / drain regions 20.
(6)絶縁膜を堆積し、平坦化してコンタクトホールの
開孔及び電極金属配線を行う。(6) An insulating film is deposited and flattened to form contact holes and metal electrode wiring.
第2図(A)にはこのようにして製造されるMOSの多結
晶シリコン堆積プロセス後の平面図、そして、同図
(B)にはその断面図が示されている。FIG. 2 (A) shows a plan view of the MOS thus manufactured after the polycrystalline silicon deposition process, and FIG. 2 (B) shows a sectional view thereof.
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来のMOS製造プロセスにおいては、い
くつかの問題が生じていた。[Problems to be Solved by the Invention] However, some problems occur in the conventional MOS manufacturing process.
前述したように、MOSのソース/ドレイン領域20を形成
する際にはイオン注入を行うが、この時イオンはソース
/ドレイン領域20のみならず、ゲート酸化膜16上に堆積
された多結晶シリコン18にも注入される。そして、多結
晶シリコン18に注入されたイオンの電荷は膜厚が薄いゲ
ート酸化膜16近傍に集中する。As described above, when the source / drain regions 20 of the MOS are formed, ions are implanted. At this time, the ions are not only the source / drain regions 20 but also the polycrystalline silicon 18 deposited on the gate oxide film 16. Is also injected. Then, the charges of the ions injected into the polycrystalline silicon 18 are concentrated near the thin gate oxide film 16.
一般に、ゲート酸化膜16は前述したように、20〜50nmと
極めて薄く、このため欠陥が生じ易く絶縁破壊が発生す
ることが少なくない。ところが、この従来の製造プロセ
スにおいては、ゲート酸化膜16近傍に集中する電荷量は
ある一定の値であり、許容し得るレベルのどの段階まで
電荷が集中しているかが判断できない。このため、チャ
ージアップにより酸化膜破壊が発生したのか、あるいは
ゲート酸化膜自体の欠陥により酸化膜破壊が発生したか
が判断し難く、製造の歩留まりを向上させることが困難
であるという問題があった。Generally, the gate oxide film 16 is as extremely thin as 20 to 50 nm as described above, and therefore, defects are likely to occur and dielectric breakdown often occurs. However, in this conventional manufacturing process, the amount of electric charges concentrated in the vicinity of the gate oxide film 16 is a certain value, and it is not possible to determine to what level the electric charges are concentrated at an allowable level. Therefore, it is difficult to determine whether the oxide film is destroyed due to charge-up or the oxide film is destroyed due to a defect in the gate oxide film itself, and it is difficult to improve the manufacturing yield. .
本発明は上記従来技術の課題に鑑みなされたものであ
り、その目的はチャージアップの有無を確実に検出でき
るチャージアップ検出方法を提供し、もってMOS製造プ
ロセスの歩留まり向上を図ることにある。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a charge-up detection method capable of surely detecting the presence or absence of charge-up, thereby improving the yield of a MOS manufacturing process.
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明のMOS製造プロセス
におけるチャージアップ検出方法は、注入されるイオン
の電荷を集積するための集積領域をゲート酸化膜に接続
し、この集積領域の面積を変化させることによりゲート
酸化膜近傍の電荷蓄積量を変化させてチャージアップを
検出することを特徴としている。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the charge-up detection method in the MOS manufacturing process of the present invention connects an integrated region for accumulating charges of implanted ions to a gate oxide film. The feature is that the charge-up is detected by changing the area of the integrated region to change the amount of charge accumulated in the vicinity of the gate oxide film.
[作用] MOS製造プロセスにおいては、前述したようにゲート酸
化膜を形成した後、多結晶シリコンを堆積し、さらにイ
オンを注入してソース/ドレイン領域を形成するが、種
々の面積を有する集積領域をゲート酸化膜に接続してお
くことにより、イオン注入時にこの集積領域にはその面
積に応じてイオンが注入され、電荷がゲート酸化膜に集
中する。[Operation] In the MOS manufacturing process, after the gate oxide film is formed as described above, polycrystalline silicon is deposited and ions are further implanted to form the source / drain regions, but the integrated regions having various areas are formed. Is connected to the gate oxide film, ions are injected into the integrated region according to the area thereof during ion injection, and the electric charges are concentrated on the gate oxide film.
すると、ゲート酸化膜に蓄積される電荷量は集積領域の
面積に応じて段階的に変化し、チャージアップのレベル
を把握し、確実に検出することができる。Then, the amount of charges accumulated in the gate oxide film changes stepwise according to the area of the integrated region, and the charge-up level can be grasped and reliably detected.
[実施例] 以下、図面を用いながら本発明に係るMOS製造プロセス
におけるチャージアップ検出方法の好適な実施例を説明
する。[Embodiment] A preferred embodiment of a charge-up detection method in a MOS manufacturing process according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例におけるMOS製造プロセスにおいては、まず従
来と同様に、nシリコン基板10にP−well12をイオン注
入して形成する。そして、LOCOS技術によりその表面を
酸化し素子分離領域を形成する。更に、膜厚20〜50nmの
ゲート酸化膜16を形成し、このゲート酸化膜16上に多結
晶シリコン18を堆積する。In the MOS manufacturing process of this embodiment, first, the P-well 12 is ion-implanted into the n-silicon substrate 10 as in the conventional case. Then, the surface is oxidized by the LOCOS technique to form an element isolation region. Further, a gate oxide film 16 having a film thickness of 20 to 50 nm is formed, and polycrystalline silicon 18 is deposited on the gate oxide film 16.
さて、本実施例において特徴的なことは、この多結晶シ
リコン18堆積プロセスにおいて、その多結晶シリコン18
の一部に、ソース/ドレイン領域を形成するためのイオ
ン注入プロセスにおいて注入されるイオンの電荷を効率
良く集積するための集積領域18aを形成し、この集積領
域18aと前記ゲート酸化膜16とを接続したことにある。What is characteristic of the present embodiment is that the polycrystalline silicon 18 is deposited in this polycrystalline silicon 18 deposition process.
An integrated region 18a for efficiently accumulating the charges of ions to be implanted in the ion implantation process for forming the source / drain regions is formed in a part of the above, and the integrated region 18a and the gate oxide film 16 are formed. I have connected.
第1図に多結晶シリコン18を堆積した直後のCMOSの平面
図を示す。多結晶シリコン18の一部に大面積の集積領域
18aが形成され、P−well12上に形成されたゲート酸化
膜16に接続される構成である。FIG. 1 shows a plan view of the CMOS immediately after depositing the polycrystalline silicon 18. Large area integrated area in a part of polycrystalline silicon 18
18a is formed and connected to the gate oxide film 16 formed on the P-well 12.
そして、この集積領域18aは製造されるCMOS毎にその面
積を適宜変化させて形成される。Then, the integrated region 18a is formed by appropriately changing the area for each manufactured CMOS.
このように集積領域18aを形成した後、MOSのソース/ド
レイン領域20を形成するためにPやB等のイオンを注入
するイオン注入プロセスに移行するが、注入されるイオ
ンはソース/ドレイン領域のみならず、多結晶シリコン
18及び集積領域18aにも打ち込まれる。After forming the integrated region 18a in this way, the process proceeds to an ion implantation process of implanting ions such as P and B to form the source / drain regions 20 of the MOS, but the implanted ions are only the source / drain regions. Without polycrystalline silicon
18 and the integrated region 18a are also driven.
集積領域18aは大面積であり、従って従来のMOS製造プロ
セスに比べ、より多数のイオンが打ち込まれ、ゲート酸
化膜16に多数の電荷が蓄積されることとなる。そして、
集積領域18aの面積はMOS毎に変化させて形成されてお
り、ゲート酸化膜16に蓄積される電荷量はこの集積領域
18aの面積に応じて段階的に変化することとなる。Since the integrated region 18a has a large area, a larger number of ions are implanted and a large amount of charges are accumulated in the gate oxide film 16 as compared with the conventional MOS manufacturing process. And
The area of the integrated region 18a is formed so as to be changed for each MOS, and the amount of charges accumulated in the gate oxide film 16 is
It will change stepwise according to the area of 18a.
すなわち、本実施例においては、集積領域18aの面積を
変化させることにより、ゲート酸化膜16に蓄積される電
荷量を段階的に制御することができ、一のイオン注入プ
ロセスにおいて様々の蓄積電荷量が実現されることとな
る。従って、イオン注入プロセス完了後、これら種々の
レベルの蓄積電荷量を有するゲート酸化膜16の耐圧を検
査することにより、蓄積電荷量がチャージアップレベル
にくらべてどの程度のレベルにあるかを把握することが
できる。例えば、ゲート酸化膜16と集積領域18aとの面
積比が1:500程度の場合、ゲート酸化膜の膜厚が25nmに
対しては耐圧40V、膜厚45nmに対しては耐圧60Vであ
る。従って、このイオン注入プロセス後、絶縁破壊が生
じている場合、これがゲート酸化膜自体のクラック等の
欠陥によって発生したものであるか、あるいはチャージ
アップした結果発生したものであるかを容易に判断する
ことができる。That is, in this embodiment, the amount of charge accumulated in the gate oxide film 16 can be controlled stepwise by changing the area of the integrated region 18a, and various accumulated charge amounts can be obtained in one ion implantation process. Will be realized. Therefore, after the ion implantation process is completed, the breakdown voltage of the gate oxide film 16 having these various levels of accumulated charge amount is inspected to grasp how much the accumulated charge amount is in comparison with the charge-up level. be able to. For example, when the area ratio between the gate oxide film 16 and the integrated region 18a is about 1: 500, the withstand voltage is 40 V when the film thickness of the gate oxide film is 25 nm, and the withstand voltage is 60 V when the film thickness is 45 nm. Therefore, if dielectric breakdown occurs after this ion implantation process, it is easy to determine whether this is caused by a defect such as a crack in the gate oxide film itself or as a result of charge-up. be able to.
このように、本実施例のMOS製造プロセスにおいては、
ゲート酸化膜16に蓄積される電荷量を集積領域の面積を
変化させることにより制御するものであり、ゲート酸化
膜16のチャージアップを検出して確実に防止することが
できるのである。Thus, in the MOS manufacturing process of this embodiment,
The amount of charges accumulated in the gate oxide film 16 is controlled by changing the area of the integrated region, and the charge-up of the gate oxide film 16 can be detected and reliably prevented.
なお、集積領域の面積のみならずゲート酸化膜の膜厚に
よっても蓄積電荷量は変化するため、ゲート酸化膜厚と
集積領域の面積とを適宜組み合わせることにより、種々
のデバイスのチャージアップ評価を行うこともでき、デ
バイス設計において有効な情報を得るのに用いることも
できる。Since the amount of accumulated charge varies not only with the area of the integrated region but also with the film thickness of the gate oxide film, charge-up evaluation of various devices is performed by appropriately combining the gate oxide film thickness and the area of the integrated region. It can also be used to obtain useful information in device design.
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のMOS製造プロセスにおけ
るチャージアップ検出方法によれば、MOSのソース/ド
レイン領域形成のためのイオン注入プロセスにおいて、
ゲート酸化膜に蓄積される電荷量のレベルを段階的に把
握することができ、チャージアップの有無を確実に検出
してチャージアップを防止し、歩留まり向上を図ること
が可能となる。[Effect of the Invention] As described above, according to the charge-up detection method in the MOS manufacturing process of the present invention, in the ion implantation process for forming the source / drain regions of the MOS,
The level of the amount of charge accumulated in the gate oxide film can be grasped in stages, the presence or absence of charge-up can be reliably detected, the charge-up can be prevented, and the yield can be improved.
第1図は本発明に係るMOS製造プロセスにおけるチャー
ジアップ検出方法の一実施例の説明図、 第2図は従来のMOS製造プロセスの説明図である。 10…nシリコン基板 12…P−well 14…LOCOS素子分離領域 16…ゲート酸化膜 18…多結晶シリコン 18a…集積領域 20…ソース/ドレイン領域FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of a charge-up detecting method in a MOS manufacturing process according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional MOS manufacturing process. 10 ... n Silicon substrate 12 ... P-well 14 ... LOCOS element isolation region 16 ... Gate oxide film 18 ... Polycrystalline silicon 18a ... Integrated region 20 ... Source / drain region
Claims (1)
オン注入によりソース及びドレイン領域を形成するCMOS
製造プロセスにおいて、 注入されるイオンを集積するための集積領域を前記ゲー
ト酸化膜に接続し、 この集積領域の面積を変化させることによりゲート酸化
膜近傍のイオン蓄積量を変化させ、チャージアップを検
出することを特徴とするMOS製造プロセスにおけるチャ
ージアップ検出方法。1. A CMOS in which a gate oxide film is formed on a semiconductor substrate and source and drain regions are formed by ion implantation.
In the manufacturing process, an integrated region for integrating implanted ions is connected to the gate oxide film, and the area of this integrated region is changed to change the amount of accumulated ions in the vicinity of the gate oxide film and detect charge-up. A method for detecting a charge-up in a MOS manufacturing process, which comprises:
Priority Applications (1)
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| JP2007685A JPH077751B2 (en) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | Charge-up detection method in MOS manufacturing process |
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Families Citing this family (2)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2585556B2 (en) * | 1986-12-17 | 1997-02-26 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor integrated circuit device |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP2007685A patent/JPH077751B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH03211825A (en) | 1991-09-17 |
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