(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の上層導電層と下層導電層との接続孔の抵抗値をモニタするパターンにおいて、
前記パターンは、
小面積の第１接続孔と、前記第１接続孔より大面積であり、かつ、前記第１接続孔から第１の方向へ所定距離離間した位置に設けられる第２接続孔と、前記第１接続孔および前記第２接続孔に接続される一対の第１測定用パターンとを含むモニタ用パターンと、
前記第１接続孔より大面積の第３接続孔と、前記第１接続孔より大面積であり、かつ、前記第３接続孔から前記第１の方向へ前記所定距離離間した位置に設けられる第４接続孔と、前記第３接続孔および前記第４接続孔に接続される一対の第２測定用パターンとを含む比較用パターンと、
を有することを特徴とする半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターン。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンにおいて、
前記一対の第１測定用パターンの一方が、前記一対の第２測定用パターンの１つと共通であることを特徴とする半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターン。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンは、さらに、
前記第１の方向と直交する第２の方向に互いに離間して配列された複数の前記第１接続孔を有しており、
前記複数の前記第１接続孔からなる列の前記第２の方向における距離は、前記第２接続孔の前記第２の方向における距離と等しいことを特徴とする半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターン。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンは、さらに、
前記第１接続孔および前記第２接続孔とが接続される第１下層導電層と、
前記第３接続孔および前記第４接続孔とが接続される第２下層導電層とを有し、
前記第２下層導電層は、前記第２接続孔から前記第１の方向へ前記所定距離離間した位置で細く形成されることを特徴とする半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターン。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンにおいて、
前記第３接続孔は前記第２接続孔と共通であることを特徴とする半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターン。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンにおいて、
前記第２の方向における、前記第１接続孔の距離と、前記第４接続孔の距離と、前記第１接続孔および前記第４接続孔間の距離との和は、前記第２接続孔の前記第２の方向における距離と等しいことを特徴とする半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターン。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンにおいて、
前記第１接続孔の前記第２の方向における距離と前記第４接続孔の前記第２の方向における距離は等しいことを特徴とする半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターン。
【請求項８】
半導体装置の上層導電層と下層導電層との接続孔の抵抗値をモニタするパターンにおいて、
前記パターンは、大面積の第１接続孔と、前記第１接続孔から第１の方向へ所定距離離間した位置に設けられるとともに、前記第１接続孔より小面積の複数の第２接続孔と、前記第１接続孔および前記複数の第２接続孔に接続される一対の第１測定用パターンとを有しており、
前記第２接続孔のそれぞれは、前記第１の方向と直交する第２の方向に互いに離間して配列され、前記複数の前記第２接続孔からなる列の前記第２の方向における距離は、前記第２の方向における前記第１接続孔の長さと等しいことを特徴とする半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置のプロセスモニタに係り、特に上／下層導電層の接続孔（コンタクトホール又はビアホール）の抵抗値をモニタするモニタパターンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような上／下層導電層の接続孔をモニタする場合には、以下の２つのパターンが一般に用いられている。なお、ここでは、半導体基板上の拡散層へのコンタクトを例に挙げて説明する。
【０００３】
まず、ケルビンパターンについて説明する。
【０００４】
図８はかかる従来のケルビンパターンを示す平面図である。
【０００５】
この図において、１，２は電流供給パッド、３，４は電位差を見る測定パッド、５はＬ字形の拡散層、６，７，８はそのＬ字形の拡散層５に形成されたコンタクトである。
【０００６】
ここで、コンタクト６，７，８の面積は等しく、コンタクト６とコンタクト７との間の拡散層の長さＬとコンタクト８とコンタクト７間の拡散層の長さＬとは等しくなっている。
【０００７】
このケルビンパターンでは、電流供給パッド１から供給される電流は、コンタクト６−拡散層５−コンタクト７を通じて電流供給パッド２へと通電する。
【０００８】
そこで、測定パッド３と測定パッド４との間の電位差を測定すると、コンタクト７の抵抗ｒと通電電流ｉとの積ｒｉとなり、通電電流ｉは既知であるから、コンタクト７の抵抗ｒを求めることができる。
【０００９】
次に、チェーンパターンについて説明する。
【００１０】
図９は従来のチェーンパターンを示す平面図である。
【００１１】
この図において、１１，１２は通電兼測定パッド、１３は拡散層、１４は拡散層１３の両側に形成されるコンタクト、１５は接続配線であり、ここでは、通電兼測定パッド１１と１２との間に合計１６個のコンクト１４を介して、８個の拡散層１３が直列に接続されるようになっている。
【００１２】
このチェーンパターンでは、通電兼測定パッド１１から供給される電流Ｉは、１６個のコンクト１４と８個の拡散層１３を通じて流れ、その電圧降下は、１６個のコンクト１４の平均抵抗Ｒと８個の拡散層１３の抵抗８ｒ1 〔１６ＲＩ＋８ｒ1 Ｉ〕となり、予め拡散層１３の抵抗ｒを既知にしておくことにより、コンタクト１４の平均抵抗Ｒの測定を行うことができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のケルビンパターンでは、ウエハ内にＴＥＧ（テスト・エレメント・グループ）として配置されるが、コンクト７の面積は大きく、プロセスモニタとして使用しても、十分に小面積の接続孔のウエハ内の的確なプロセスモニタを行うことができない。
【００１４】
また、上記した従来のチェーンパターンでは、２個のパッドのみでモニタ可能であるが、多数のコンタクト抵抗値の平均値でしか求められない上、拡散層、接続配線の抵抗値も測定値の中へ誤差として含まれることになる。
【００１５】
以上のように、従来のいずれの方法でも、コンタクト抵抗値モニタパターンの面積が大きくなったり、正確なコンタクト抵抗値を求めることができないといった問題があった。
【００１６】
本発明は、上記問題点を除去し、面積を低減し、しかも正確な抵抗値を求めることができる半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕半導体装置の上層導電層と下層導電層との接続孔の抵抗値をモニタするパターンにおいて、前記パターンは、小面積の第１接続孔と、前記第１接続孔より大面積であり、かつ、前記第１接続孔から第１の方向へ所定距離離間した位置に設けられる第２接続孔と、前記第１接続孔および前記第２接続孔に接続される一対の第１測定用パターンとを含むモニタ用パターンと、前記第１接続孔より大面積の第３接続孔と、前記第１接続孔より大面積であり、かつ、前記第３接続孔から前記第１の方向へ前記所定距離離間した位置に設けられる第４接続孔と、前記第３接続孔および前記第４接続孔に接続される一対の第２測定用パターンとを含む比較用パターンとを有するようにしたものである。
【００１８】
〔２〕上記〔１〕記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンにおいて、前記一対の第１測定用パターンの一方が、前記一対の第２測定用パターンの１つと共通であるようにしたものである。
【００１９】
〔３〕上記〔１〕記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンは、さらに、前記第１の方向と直交する第２の方向に互いに離間して配列された複数の前記第１接続孔を有しており、前記複数の前記第１接続孔からなる列の前記第２の方向における距離は、前記第２接続孔の前記第２の方向における距離と等しくなるようにしたものである。
【００２０】
〔４〕上記〔１〕記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンは、さらに、前記第１接続孔および前記第２接続孔とが接続される第１下層導電層と、前記第３接続孔および前記第４接続孔とが接続される第２下層導電層とを有し、前記第２下層導電層は、前記第２接続孔から前記第１の方向へ前記所定距離離間した位置で細く形成されるようにしたものである。
【００２１】
〔５〕上記〔１〕記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンにおいて、前記第３接続孔は前記第２接続孔と共通になるようにしたものである。
【００２２】
〔６〕上記〔５〕記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンにおいて、前記第２の方向における、前記第１接続孔の距離と、前記第４接続孔の距離と、前記第１接続孔および前記第４接続孔間の距離との和は、前記第２接続孔の前記第２の方向における距離と等しくなるようにしたものである。
【００２３】
〔７〕上記〔６〕記載の半導体装置の接続孔の抵抗値モニタパターンにおいて、前記第１接続孔の前記第２の方向における距離と前記第４接続孔の前記第２の方向における距離は等しくなるようにしたものである。
【００２４】
〔８〕半導体装置の上層導電層と下層導電層との接続孔の抵抗値をモニタするパターンにおいて、前記パターンは、大面積の第１接続孔と、前記第１接続孔から第１の方向へ所定距離離間した位置に設けられるとともに、前記第１接続孔より小面積の複数の第２接続孔と、前記第１接続孔および前記複数の第２接続孔に接続される一対の第１測定用パターンとを有しており、前記第２接続孔のそれぞれは、前記第１の方向と直交する第２の方向に互いに離間して配列され、前記複数の前記第２接続孔からなる列の前記第２の方向における距離は、前記第２の方向における前記第１接続孔の長さと等しくなるようにしたものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は参考例を示す半導体装置の接続孔のモニタ用のチェーンパターンを示す平面図である。ここでは、半導体基板上の拡散層へのコンタクトを例に挙げて説明する。
【００２７】
この図に示すように、モニタ用チェーンパターン１００は、拡散層１０１の両端にそれぞれコンタクトが配置されており、一方は大面積のコンタクト１０３、もう一方は最小面積のコンタクト１０２となっている。ここで、最小面積とは、このウエハにおいて形成されるコンタクトの最小面積と等しい面積を有するものである。
【００２８】
この２つのコンタクト１０２，１０３がそれぞれ測定用パッド１０４へと接続される構造となっている。コンタクトの抵抗値をモニタする場合は、この両端の抵抗値を測定する。
【００２９】
例えば、大面積のコンタクト１０３の面積をＳとし、最小面積のコンタクト１０２の面積を（１／８）Ｓとすると、大面積のコンタクト１０３の抵抗がＲである場合は、最小面積のコンタクト１０２の抵抗は８Ｒとなる。
【００３０】
このように、参考例によれば、一方のコンタクト１０３の面積を大きくしているため、このコンタクト抵抗値は低く抑えられるため、最小面積の抵抗値を正確に求めることができる。
【００３１】
また、プロセス変動により、抵抗値が異常値を示す場合でも大面積であれば、その影響は小さくなり、１つのコンタクトの抵抗値変動分を正確に把握することが可能となる。
【００３２】
次に、本発明の第１実施例について説明する。
【００３３】
図２は本発明の第１実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【００３４】
この実施例では、上記した参考例のモニタ用チェーンパターン１００に加え、拡散層２０１の両端に同パターンのもう一つの比較用チェーンパターン２００を配置するようにしている。
【００３５】
この比較用チェーンパターン２００のコンタクト２０３は２つとも大面積としている。なお、図２において、２０４は測定用パッドである。
【００３６】
このように、第１実施例によれば、コンタクト抵抗値を求める場合は、比較用チェーンパターン２００における抵抗値と、モニタ用チェーンパターン１００における抵抗値との差分を求めることにより、余分な拡散層、配線の抵抗を取り除くことができるため、より正確なコンタクト抵抗値を求めることができる。
【００３７】
また、プロセスモニタとして拡散層の抵抗をモニタするのは一般的に行われているため、比較用チェーンパターン２００は、拡散層抵抗のモニタパターンを兼ねることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００３９】
図３は本発明の第２実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【００４０】
この図に示すように、この第２実施例では、比較用チェーンパターン３００を同一の測定用パッド３０５（共通の測定用パッド）で、上記した第１実施例と同様に構成したモニタ用チェーンパターン３１０に接続し、かつ接続されたコンタクトが等距離になるように配置したものである。なお、図３において、３０１，３１１は拡散層、３０３，３１３は大面積のコンタクト、３０４，３１４は測定用パッド、３１２は最小面積のコンタクトである。
【００４１】
そこで、測定用パッド３０５と測定用パッド３０４との間の抵抗値を測定し、次に、測定用パッド３０５と測定用パッド３１４との間の抵抗値を測定することにより、測定用パッド３０５の寄生抵抗は、モニタ／比較用チェーンパターンで共通となり、特にモニタ用チェーンパターン３１０の最小面積のコンタクト３１２の抵抗を正確に求めることができる。
【００４２】
このように、第２実施例によれば、一つのパッド間の寄生抵抗は、モニタ／比較用チェーンパターンで全く同一となるため、測定精度の向上が期待できる。
【００４３】
次に、本発明の第３実施例について説明する。
【００４４】
図４は本発明の第３実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【００４５】
この図に示すように、モニタ用チェーンパターン４１０の最小面積のコンタクト４１２が大面積のコンタクト４１３に対向するよう複数個（ここでは、２個）配置されている。なお、図４において、４００は比較用チェーンパターン、４０１，４１１は拡散層、４０３は大面積のコンタクト、４０４，４０５，４１４は測定用パッド、４１６は電流の流れを示しており、４０５は左右のパターンの共通の測定用パッドになっている。
【００４６】
測定方法は前述と全く同一であるが、コンタクト抵抗値は平均値として求めることができる。
【００４７】
なお、この実施例のパターンは、拡散層中の電流分布を比較パターンと同一にするという効果が期待できるため、拡散層の抵抗が高いプロセスに適用するのがよい。
【００４８】
次に、本発明の第４実施例について説明する。
【００４９】
図５は本発明の第４実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【００５０】
図５において、５００は比較用チェーンパターン、５１０はモニタ用チェーンパターン、５０１，５１１は拡散層、５０３，５１３は大面積のコンタクト、５０４，５０５，５１４は測定用パッド、５１２は最小面積のコンタクト、５１６は電流の流れを示しており、５０５は左右のパターンの共通の測定用パッドとなっている。
【００５１】
この実施例では、特に、最小面積のコンタクト５１２の近辺の拡散層５１１が比較用チェーンパターン５００の大面積のコンタクト５０３の対向距離と等しくなる点で細くなっている。
【００５２】
このように、第４実施例によれば、モニタ用チェーンパターンの拡散層の電流分布を比較用チェーンパターンと同様にすることができ、かつ最小面積のコンタクトも１個であるため、正確なコンタクト抵抗値を求めることが可能となる。
【００５３】
次に、本発明の第５実施例について説明する。
【００５４】
図６は本発明の第５実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【００５５】
この第５実施例では、コンタクトをモニタ／比較用チェーンパターンと同一の拡散層上に設けている。最小面積のコンタクト６０２と、それを囲む形で面積の大きなコンタクト（測定用コンタクト）６０７が配置され、それぞれ別の測定用パッド６０５、６０６へつながれている。コンタクトの抵抗値を求める際は２つの抵抗値の差として求める。なお、図６において、６０１は拡散層、６０３は大面積のコンタクトを示している。
【００５６】
そこで、測定用パッド６０４を共通のパッドとして、測定用パッド６０４−測定用パッド６０５間の抵抗を測定し、次いで、測定用パッド６０４−測定用パッド６０６間の抵抗を測定する。
【００５７】
このように、第５実施例によれば、比較用チェーンパターンの面積を削減することができ、小さなモニタ用チェーンパターンの形成が可能となる。
【００５８】
次に、本発明の第６実施例について説明する。
【００５９】
図７は本発明の第６実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す図である。
【００６０】
この第６実施例では、上記した第５実施例と同様に構成した、大きな測定用コンタクト７０７の、大面積のコンタクト７０３に対向する辺の長さを、最小面積のコンタクト７０２の大面積のコンタクト７０３に対向する辺の長さと同一とし、拡散層７０１内で対象な位置になるよう配置されている。なお、図７において、７０４，７０５，７０６は測定用パッドを示している。
【００６１】
このように構成することにより、拡散層７０１内の電流分布は均一となり、より正確なコンタクトの抵抗値を求めることができる。
【００６２】
以上のように、第１〜第６実施例によれば、パターンの面積を小さくパッド数を少なくして、１個のコンタクト抵抗値を正確に求めることができるため、多くのＩＣチップを安定して製造することが可能となる。
【００６３】
上記実施例では拡散層へのコンタクトとして説明したが、もちろんそれに限定されるものではなく、配線間の接続孔へも適用可能である。
【００６４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００６６】
（１）一方の接続孔の面積を大きくしているため、このコンタクト抵抗値は低く抑えられるので、面積が小さい方の接続孔の抵抗値を正確に求めることができる。
【００６７】
また、プロセス変動により、抵抗値が異常値を示す場合でも大面積の接続孔であれば、その影響は小さくなり、もう一方の接続孔の抵抗値変動分を正確に把握することが可能となる。
【００６８】
（２）最小面積の接続孔の抵抗値を正確に把握することが可能となる。
【００６９】
（３）接続孔の抵抗値を求める場合は、比較用チェーンパターンにおける抵抗値と、モニタ用チェーンパターンにおける抵抗値との差分を求めることにより、余分な拡散層、配線の抵抗を取り除くことができるため、より正確な接続孔の抵抗値が求められる。
【００７０】
また、プロセスモニタとして拡散層の抵抗をモニタすることは一般的に行われているため、比較用チェーンパターンは、拡散層抵抗のモニタパターンを兼ねることができる。
【００７１】
（４）一つのパッド間の寄生抵抗は、モニタ／比較用チェーンパターンで全く同一となり、測定精度の向上を図ることができる。
【００７２】
（５）一つのパッド間の寄生抵抗は、モニタ／拡散層中の電流分布を比較パターンと同一にすることができる。したがって、拡散層の抵抗が高いプロセスに適用するのがよい。
【００７３】
（６）モニタ用チェーンパターンの拡散層の電流分布を比較用チェーンパターンと同様にすることができ、かつ最小面積のコンタクトも１個であるため、正確なコンタクト抵抗値を求めることが可能となる。
【００７４】
（７）比較用チェーンパターンの面積を削減でき、小さなモニタ用チェーンパターンの形成が可能となる。
【００７５】
（８）上記（７）の効果に加え、拡散層内の電流分布は均一となり、より正確なコンタクト抵抗値を求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【図２】  本発明の第１実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【図３】  本発明の第２実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【図４】  本発明の第３実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【図５】  本発明の第４実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【図６】  本発明の第５実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【図７】  本発明の第６実施例を示すモニタ用チェーンパターンを示す平面図である。
【図８】  従来のケルビンパターンを示す平面図である。
【図９】  従来のチェーンパターンを示す平面図である。
【符号の説明】
１００，３１０，４１０，５１０    モニタ用チェーンパターン
１０１，２０１，３０１，３１１，４０１，４１１，５０１，５１１，６０１，７０１    拡散層
１０２，３１２，４１２，５１２，６０２，７０２    最小面積のコンタクト（第１接続孔）
１０３，２０３，３０３，３１３，４０３，４１３，５０３，５１３，６０３，７０３    大面積のコンタクト（第２接続孔）
１０４，２０４，３０４，３０５，３１４，４０４，４０５，４１４，５０４，５０５，５１４，６０４，６０５，６０６，７０４，７０５，７０６    測定用パッド
２００，３００，４００，５００    比較用チェーンパターン
４１６，５１６    電流の流れ
６０７，７０７    測定用コンタクト（第３接続孔）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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