(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路構成に用いられる不純物拡散層と配線金属のオーミック接続構造を等価的に評価する装置であって、
半導体基板上の所定領域に互いに離間して複数設けられた不純物の拡散層と、
前記拡散層上を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に選択的に設けられた開口部を介して互いに隣り合う２つの前記拡散層どうしを接続する、前記集積回路構成に用いられるものと同等もしくはそれ以上にオーミック接続構造を妨げるノジュール析出を促す物質を含むように領域が確保された専用の配線金属と、
前記専用の配線金属と拡散層それぞれ複数の連続的な接続構成の端部の配線金属と繋がる電極パッドと、
を具備したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記専用の配線金属のいくつかは選択的に積層構造になっていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記専用の配線金属は互いに離間距離を狭めながら平面的に広く延在させていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板上の所定領域は、前記集積回路構成の搭載される半導体ウェハのスクライブライン上にあることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
Ｓｉ基板に搭載される集積回路構成における不純物拡散層と、少なくともＳｉを含むＡｌ合金配線とのオーミック接続構造を等価的に評価する装置であって、
Ｓｉ基板上の所定領域に互いに離間して複数設けられた不純物の拡散層と、
前記拡散層上を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に選択的に設けられた開口部を介して互いに隣り合う２つの前記拡散層どうしを接続する、少なくともＳｉを含むＡｌ合金の第一層配線金属と、
所定の前記第一層配線金属にビアを介して接続される少なくともＳｉを含むＡｌ合金の第二層配線金属と、
前記第一層配線金属と拡散層それぞれ複数の連続的な接続構成の端部の配線金属と繋がる電極パッドと、
を具備したことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
Ｓｉ基板に搭載される集積回路構成における不純物拡散層と、少なくともＳｉを含むＡｌ合金配線とのオーミック接続構造を等価的に評価する装置であって、
Ｓｉ基板上の所定領域に互いに離間して複数設けられた不純物の拡散層と、
前記拡散層上を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に選択的に設けられた開口部を介して互いに隣り合う２つの前記拡散層どうしを接続する、前記集積回路構成に用いられるものと同等もしくはそれ以上にオーミック接続構造を妨げるノジュール析出を促すＳｉの供給量が確保されるように平面的に広く延在させたＳｉを含むＡｌ合金専用配線と、
前記Ａｌ合金専用配線と拡散層それぞれ複数の連続的な接続構成の端部の配線と繋がる電極パッドと、
を具備したことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記Ａｌ合金配線及び前記Ａｌ合金専用配線は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金を含むことを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置。
【請求項８】
集積回路構成に用いられる不純物拡散層と配線金属のオーミック接続構造を等価的に評価する方法であって、
半導体基板上の所定領域に互いに離間して複数設けられた不純物の拡散層と、
前記拡散層上を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に選択的に設けられた開口部を介して互いに隣り合う２つの前記拡散層どうしを接続する、前記集積回路構成に用いられるものと同等もしくはそれ以上にオーミック接続構造を妨げるノジュール析出を促す物質を含むように領域が確保された専用の配線金属と、
前記専用の配線金属と拡散層それぞれ複数の連続的なコンタクト構成の端部の配線金属と繋がる電極パッドと、
を具備し、前記電極パッドを介して前記連続的なコンタクト構成の抵抗値を監視することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【請求項９】
前記抵抗値の大きさが所定範囲の値から変化したとき前記コンタクト構成にノジュールが析出したと判定し、前記集積回路構成に用いられる不純物拡散層と配線金属のオーミック接続構造に関する異状を検出することを特徴とする請求項８記載の半導体装置の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハをチップとして切り出すダイシング以前に構成されているＴＥＧ（Test Element Group）に係り、特にノジュール被覆によるコンタクト導通不良を検出する半導体装置及びその評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の大規模集積化、デザインルールの縮小化が著しい。これに伴い、半導体基板（例えばＳｉ基板）上の素子構成に含まれる不純物拡散層と上層の金属配線とのコンタクト部は狭まる一方である。
【０００３】
例えば、ＭＯＳ型素子のソース／ドレイン領域とＡｌ（アルミニウム）配線との接続等には良好なオーミック接触が要求される。このような接続に関するコンタクト構造は、コンタクト開口部の微細化、不純物拡散層の浅層化に伴い、アロイスパイク不良やコンタクト導通不良の危惧にされされる。
【０００４】
前者のアロイスパイク不良は、コンタクト開口部からＳｉがＡｌ中へ溶け出すことによるＰＮ接合破壊の現象である。これに関しては、例えばＡｌ中にＳｉを含んだＡｌ−Ｓｉ合金を配線接続し、基板側のＳｉ溶出を抑制する防止対策がある。
【０００５】
後者のコンタクト導通不良は、上記Ａｌ−Ｓｉ合金を配線に用いたときに起こる。すなわち、プロセス温度からの冷却時に過飽和にＡｌ中に存在するＳｉが各所に析出するのである。これはＳｉノジュールと呼ばれる。
【０００６】
Ｓｉノジュールは、比較的配線長の長いＡｌ−Ｓｉ合金配線が直接、あるいはその下層のＡｌ−Ｓｉ合金配線を介して基板とオーミック接続するコンタクト開口部に発生しやすい。このようなＳｉノジュールが微細なコンタクト開口部を覆った場合、コンタクト部は非オーミック接触となる。この結果、コンタクト抵抗は非常に高くなり、コンタクト導通不良の発生に至る。
【０００７】
このような、コンタクト不良に関する対策としては、ＡｌとＳｉの反応を抑えるシリサイド膜（Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ等のシリコン化合物）やＴｉＮ，ＴｉＷ等のバリヤ金属膜を導入する技術が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリサイド膜やバリヤ金属膜を用いる構造は、工程増となり、製造コストが高くなる。従ってこのような構造の適用は避けたい。そこで、製造プロセスの適正管理が重要になってくる。
【０００９】
Ｓｉノジュールは、ＴＥＧ（Test Element Group）と呼ばれる検査専用の構成に含まれるコンタクト構造を観察することにより検出可能である。すなわち、製造プロセスにおけるコンタクト部にＳｉノジュールが析出したことを検出するには、製造工程終了後の時点でウェハが幾つか選択される。選択されたウェハは割られ、通常の素子と同様に形成されたＴＥＧ領域におけるコンタクト構造の断面が、エッチングや研磨等の加工を経た後、走査線電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning
Electron Microscopy）によって観察されるのである。
【００１０】
上記手法によれば、Ｓｉノジュールを析出させない製造プロセスの管理を導き出すことが可能である。しかしながら、実際の製品量産段階での管理を考えれば、より短い時間でＳｉノジュール検出ができないと問題である。製造歩留まりの低下が懸念されるからである。
【００１１】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その課題は、より短い時間で容易に、基板と配線金属のコンタクト部のＳｉノジュール析出に関する管理ができる半導体装置及びその評価方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、集積回路構成に用いられる不純物拡散層と配線金属のオーミック接続構造を等価的に評価する装置であって、半導体基板上の所定領域に互いに離間して複数設けられた不純物の拡散層と、前記拡散層上を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に選択的に設けられた開口部を介して互いに隣り合う２つの前記拡散層どうしを接続する、前記集積回路構成に用いられるものと同等もしくはそれ以上にオーミック接続構造を妨げるノジュール析出を促す物質を含むように領域が確保された専用の配線金属と、前記専用の配線金属と拡散層それぞれ複数の連続的な接続構成の端部の配線金属と繋がる電極パッドとを具備したことを特徴とする。
【００１３】
本発明のより好ましい第一の実施態様としての半導体装置は、Ｓｉ基板に搭載される集積回路構成における不純物拡散層と、少なくともＳｉを含むＡｌ合金配線とのオーミック接続構造を等価的に評価する装置であって、Ｓｉ基板上の所定領域に互いに離間して複数設けられた不純物の拡散層と、前記拡散層上を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に選択的に設けられた開口部を介して互いに隣り合う２つの前記拡散層どうしを接続する、少なくともＳｉを含むＡｌ合金の第一層配線金属と、所定の前記第一層配線金属にビアを介して接続される少なくともＳｉを含むＡｌ合金の第二層配線金属と、前記第一層配線金属と拡散層それぞれ複数の連続的な接続構成の端部の配線金属と繋がる電極パッドとを具備したことを特徴とする。
【００１４】
本発明のより好ましい第二の実施態様としての半導体装置は、Ｓｉ基板に搭載される集積回路構成における不純物拡散層と、少なくともＳｉを含むＡｌ合金配線とのオーミック接続構造を等価的に評価する装置であって、Ｓｉ基板上の所定領域に互いに離間して複数設けられた不純物の拡散層と、前記拡散層上を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に選択的に設けられた開口部を介して互いに隣り合う２つの前記拡散層どうしを接続する、前記集積回路構成に用いられるものと同等もしくはそれ以上にオーミック接続構造を妨げるノジュール析出を促すＳｉの供給量が確保されるように平面的に広く延在させたＳｉを含むＡｌ合金専用配線と、前記Ａｌ合金専用配線と拡散層それぞれ複数の連続的な接続構成の端部の配線と繋がる電極パッドとを具備したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の評価方法は、集積回路構成に用いられる不純物拡散層と配線金属のオーミック接続構造を等価的に評価する方法であって、半導体基板上の所定領域に互いに離間して複数設けられた拡散層と、前記拡散層上を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に選択的に設けられた開口部を介して互いに隣り合う２つの前記拡散層どうしを接続する、前記集積回路構成に用いられるものと同等もしくはそれ以上にオーミック接続構造を妨げるノジュール析出を促す物質を含むように領域が確保された専用の配線金属と、前記専用の配線金属と拡散層それぞれ複数の連続的なコンタクト構成の端部の配線金属と繋がる電極パッドとを具備し、前記電極パッドを介して前記連続的なコンタクト構成の抵抗値を監視することを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体装置によれば、専用の配線金属、Ｓｉを含むＡｌ合金の第一、第二配線金属、あるいはＡｌ合金専用配線によって、オーミック接続を阻害するノジュール析出を促す物質（Ｓｉ）の供給量が豊富になっている。すなわち、集積回路構成に用いられる基板と金属のコンタクト部に異状（Ｓｉノジュール）が発生したときには必ず、複数の連続的な接続構成のいずれかのコンタクト部でノジュールが析出する。
【００１７】
また、本発明の半導体装置の評価方法によれば、集積回路構成に用いられる基板と金属のコンタクト部の異状が、上記複数の連続的な接続構成におけるノジュール析出による抵抗値の変化という形で電気的に検出される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第一実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。また、図２は、図１のＦ２−Ｆ２線に沿う断面図である。この実施形態は、Ｓｉ半導体ウェハを集積回路チップとして切り出すダイシング以前に構成されている品質、性能の検査及び評価を行うＴＥＧ（Test Element Group）として構成される装置である。
【００１９】
このような半導体装置は、集積回路構成に用いられる不純物拡散層と配線金属のオーミック接続構造を等価的に評価する機能を有している。このような半導体装置は、例えば図３に示されるような半導体ウェハのスクライブラインに形成される。すなわち、ダイシングによるウェハの切り出し時において除去される領域に構成されている。以下、この図１、図２を参照して詳細に説明する。
【００２０】
Ｓｉ基板１上の所定領域Ａはウェハのスクライブラインの領域である。この領域Ａにおいて、イオン注入法または熱拡散法によるＮ型拡散層２が互いに離間して複数設けられている。さらに、Ｓｉ基板１上にはこのＮ型拡散層２上を覆うように絶縁膜３が形成されている。
【００２１】
この絶縁膜３にはＮ型拡散層２に達するコンタクトホール４が選択的に設けられている。コンタクトホール４は例えば１．０×１．０μｍのコンタクト径を有する。コンタクトホール４は実製品におけるコンタクト部のデザインルールを考慮して設定すべきであるので上記寸法に限らない。
【００２２】
絶縁膜３上にはこのコンタクトホール４を介して互いに隣り合う２つのＮ型拡散層２どうしを接続する第一層の配線金属５がパターニング形成されている。この配線金属５は少なくともＳｉを含むＡｌ合金、例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金で構成されている。配線金属５にＳｉを含む理由は、上述したように基板側のＳｉ溶出を抑制し、アロイスパイク不良をなくすためである。
【００２３】
上記配線金属５とＮ型拡散層２各々の複数の連続的な接続構成は、所定個一方向に直列しつつジグザグに形成されている（図１参照）。さらに、この配線金属５のうち、例えばジグザグの折り返し点に形成される配線金属５には、ビア６を介して第二層の配線金属７が接続されている（図２参照）。
【００２４】
この配線金属７それぞれは、層間絶縁膜８上において、他の配線金属５の上方にも延在させ極力広い面積を有するようにパターニング形成されている。この配線金属７も、例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金で構成されている。
【００２５】
また、電極パッド９は、配線金属５とＮ型拡散層２複数の連続的な接続構成の端部にある配線金属５と繋がっている。この電極パッド９は、この連続的な接続構成に電流を流し、抵抗値を求めるために設けられている。電極パッド９は、例えば一辺の長さが１２０〜１４０μｍで構成される。
【００２６】
上記実施形態によれば、図２で示すように、特に第二層の配線金属７にビア６で繋がる配線金属５では、オーミック接続を阻害するノジュール析出を促すＳｉの供給量が豊富になっている。
【００２７】
よって、製品としての集積回路構成に用いられる基板と金属のコンタクト部に異状（Ｓｉノジュール）が発生したときには必ず、図１に示すジグザグの折り返し点に形成されるコンタクト群ＣＧ１，２中の多くのコンタクト部でＳｉノジュールが析出する。
【００２８】
Ｓｉノジュールが析出したときにはコンタクト抵抗が桁違いに大きくなる。よって電気的検出は容易である。すなわち、上記実施形態の評価方法においては、図示しない製品としての集積回路構成に関する基板と金属のコンタクト部の異状（Ｓｉノジュール発生）が、上記実施形態におけるコンタクト部のノジュール析出による抵抗値の変化という形で、電気的に検出することが可能になった。
【００２９】
この結果、製造工程終了後におけるウェハの選択したロットを割ってコンタクト構造の断面を観察しなくても、Ｓｉノジュールを析出させない製造プロセスの管理を導き出すことが可能である。すなわち、本発明を適用して、より短い時間で容易に、適正なオーミック接触を維持できる製造管理が期待できる。また、電気的なノジュール析出の検出は、ウェハを選択して割る必要がないためウェハの無駄な消費がなく、良品が損なわれる心配もない。
【００３０】
図４は、本発明の第二実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図１と同様の箇所には同一の符号を付す。すなわち、第一実施形態に比べて第二層の配線金属７を省略した構成となっている。その代りに、第一層の配線金属５を、互いに離間距離を狭めながら面積ができる限り大きくなるように形成している。
【００３１】
これにより、オーミック接続を阻害するノジュール析出を促すＳｉの供給量を豊富にしている。すなわち、図示しない製品として集積回路構成と同等もしくはそれ以上のノジュール析出を促すＳｉの供給量が確保されるように構成すればよい。
【００３２】
よって、この第二実施形態における拡散層２の離間距離ｄ１，ｄ２を、第一実施形態における拡散層２の離間距離より大きくすることも有用である。そうすれば、配線金属５それぞれの面積を大きくでき、コンタクト部へのＳｉの供給量を増大できるからである。その他の構成は第一実施形態に説明したものと基本的には変わらない。この結果、第二の実施形態も上記第一実施形態と同様の効果が得られる。
【００３３】
上記各実施形態によれば、図示しない製品としての集積回路構成に関する基板と金属のコンタクト部の異状（Ｓｉノジュール発生）が電気的に検出することが可能になる。すなわち、ＴＥＧで構成されるコンタクト部でのノジュール析出に伴う抵抗値の変化を監視することにより、等価的に検出することができる。
【００３４】
なお、上記示したＴＥＧとしてのパターンは第一、第二の実施形態に限らず、他のパターンで構成してもよい。基板とのコンタクト部に設けられる配線金属に関しノジュール析出を促す物質の供給量を、製品のコンタクト部でノジュールの出る頻度と同等もしくはそれ以上になるように確保した構成を有することが重要である。
【００３５】
また、本発明は、配線金属についてもＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕに限らず、ノジュールを析出する恐れのある物質を含むあらゆる配線金属に適用可能である。また、上記各実施形態ではＮ型拡散層を用いたが、これに代えてＰ型拡散層を用いても本発明は実施可能である。本発明の構成を適用すれば、信頼性の高い半導体集積回路製品の製造管理が短時間に実現できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板とのコンタクト部の評価専用の配線金属に関し、オーミック接続を阻害するノジュール析出を促す物質（Ｓｉ）の供給量が豊富になるように工夫した。これにより、集積回路構成に用いられる基板と金属のコンタクト部に異状（Ｓｉノジュール）が発生したときには必ず、評価専用の連続的な接続構成のいずれかのコンタクト部でノジュールが析出し、抵抗値が著しく上昇する。
【００３７】
従って、集積回路構成に用いられる基板と金属のコンタクト部の異状が、上記複数の連続的な接続構成におけるノジュール析出による抵抗値の変化という形で電気的に検出される。この結果、ウェハを割ってコンタクト構造の断面を観察しなくても、短時間にしかも容易に異状検出ができる。この結果、実際の製品量産段階において、Ｓｉノジュールを析出させない製造プロセスの管理を導き出すことができ、製造歩留まりを向上させる高信頼性のオーミック接触を維持できる製造管理を実現する半導体装置及びその評価方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＦ２−Ｆ２線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態が構成される領域を示す半導体ウェハの概観図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１…Ｓｉ基板、２…Ｎ型拡散層、３…絶縁膜、４…コンタクトホール、５…第一層の配線金属、６…ビア、７…第二層の配線金属、８…層間絶縁膜、９…電極パッド。
【図１】
0003747697.tif 000002
【図２】
0003747697.tif 000003
【図３】
0003747697.tif 000004
【図４】
0003747697.tif 000005