JP2010287845A - Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
【課題】不揮発性メモリ・デバイスの製造工程においては、いわゆるONO膜の膜厚を分光エリプソメトリにより、各層の膜厚を計測している。しかし、デバイスの微細化に伴いウエハ内の膜厚ばらつきが増加して、管理範囲内に収まらないという問題が発生している。本願発明者が検討したところによると、このようなばらつきの増加の主要な要因は、プロセスのばらつきではなく、分光エリプソメトリの多層膜間の膜厚分離性の不足によることが明らかとなった。
【解決手段】本願発明は、不揮発性メモリ・セルを構成するONO絶縁膜の膜厚等を分光エリプソメトリにより、計測/解析するに際して、下層酸化シリコン膜と上層酸化シリコン膜の合成膜厚(両膜厚の和)を取得して、それから、あらかじめ単層のときに計測しておいた下層酸化シリコン膜の膜厚を差し引くことにより、上層酸化シリコン膜の膜厚を取得するものである。
【選択図】図7In the manufacturing process of a nonvolatile memory device, the film thickness of each layer is measured by spectroscopic ellipsometry of the film thickness of a so-called ONO film. However, with the miniaturization of devices, the film thickness variation in the wafer increases, and there is a problem that it does not fall within the management range. According to the study by the present inventor, it has been clarified that the main cause of such an increase in the variation is not the variation in the process but the lack of film thickness separation between the multilayer films of the spectroscopic ellipsometry.
In the present invention, when measuring / analyzing the thickness of an ONO insulating film constituting a non-volatile memory cell by spectroscopic ellipsometry, the combined thickness of the lower silicon oxide film and the upper silicon oxide film (both The film thickness of the upper silicon oxide film is obtained by subtracting the film thickness of the lower silicon oxide film previously measured for a single layer.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、半導体集積回路装置(または半導体装置)の製造方法における絶縁膜厚検査技術に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique effective when applied to an insulation film thickness inspection technique in a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device (or a semiconductor device).
日本特開2004−286468号公報(特許文献1)には、酸化シリコン膜/窒化シリコン膜/酸化シリコン膜の三層からなる多層絶縁膜の膜厚等を分光エリプソメトリにより、計測/解析する際に、上下の酸化シリコン膜の光学定数を同じとし、窒化シリコン膜の光学定数としてボイドを含む酸化シリコン膜とするモデルを採用してパラメータを減らすことにより解析精度を向上させる技術が開示されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2004-286468 (Patent Document 1), when measuring / analyzing the thickness of a multilayer insulating film composed of three layers of silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film by spectroscopic ellipsometry In addition, a technique for improving the analysis accuracy by reducing the parameters by adopting a model in which the optical constants of the upper and lower silicon oxide films are the same and the silicon oxide film including voids is used as the optical constant of the silicon nitride film is disclosed. .
日本特開2004−356112号公報(特許文献2)には、単波長エリプソメトリにより、酸化シリコン膜/窒化シリコン膜/酸化シリコン膜の三層からなる多層絶縁膜の膜厚評価を行う技術が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-356112 (Patent Document 2) discloses a technique for evaluating the film thickness of a multilayer insulating film composed of three layers of silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film by single-wavelength ellipsometry. Has been.
日本特開平11−94525号公報(特許文献3)には、干渉分光法により、多層膜の最上層の膜の存否を判定する技術が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-94525 (Patent Document 3) discloses a technique for determining the presence or absence of the uppermost film of a multilayer film by interference spectroscopy.
日本特開平7−4922号公報(特許文献4)には、化合物半導体の多層エピタキシャル膜の膜厚測定に関して、フーリエIR分光データを変換処理して、空間波形を得、その理論値とのフィッテングを行う技術が開示されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 7-4922 (Patent Document 4), Fourier IR spectroscopic data is converted to obtain a spatial waveform for fitting the thickness of a compound semiconductor multilayer epitaxial film. Techniques to do are disclosed.
フラッシュ・メモリ等の不揮発性メモリ・デバイスの製造工程においては、酸化シリコン膜/窒化シリコン膜/酸化シリコン膜の三層からなる多層絶縁膜の膜厚を管理することが重要とされている。このため、連続スペクトル光を用いた分光エリプソメトリにより、各層の膜厚を計測/解析することが、一般に、行われている。 In the manufacturing process of a nonvolatile memory device such as a flash memory, it is important to manage the film thickness of a multilayer insulating film composed of three layers of silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film. For this reason, generally, the film thickness of each layer is measured / analyzed by spectroscopic ellipsometry using continuous spectrum light.
しかし、デバイスの微細化に伴いウエハ内の膜厚ばらつきが増加して、管理範囲内に収まらないという問題が発生してきている。これについて、本願発明者が検討したところによると、このようなばらつきの増加の主要な要因は、プロセスのばらつきではなく、分光エリプソメトリの多層膜間の膜厚分離性の不足によることが明らかとなった。 However, with the miniaturization of devices, the film thickness variation in the wafer increases, and there is a problem that it does not fall within the management range. According to the study by the present inventor, it is clear that the main cause of such an increase in the variation is not the variation in the process, but the lack of film thickness separation between the multilayer films of the spectroscopic ellipsometry. became.
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。 The present invention has been made to solve these problems.
本発明の目的は、信頼性の高い半導体集積回路装置の製造プロセスを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a manufacturing process of a highly reliable semiconductor integrated circuit device.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
すなわち、本願の一つの発明は、不揮発性メモリ・セルを構成する下層酸化シリコン膜/中間窒化シリコン膜/上層酸化シリコン膜の三層からなる多層絶縁膜(いわゆるONO絶縁膜)の膜厚等を分光エリプソメトリにより、計測/解析するに際して、下層酸化シリコン膜と上層酸化シリコン膜の合成膜厚(両膜厚の和)を取得して、それから、あらかじめ単層のときに計測しておいた下層酸化シリコン膜の膜厚を差し引くことにより、上層酸化シリコン膜の膜厚を取得するものである。 That is, one invention of the present application is to determine the film thickness of a multilayer insulating film (so-called ONO insulating film) composed of three layers of a lower layer silicon oxide film / an intermediate silicon nitride film / an upper layer silicon oxide film constituting a nonvolatile memory cell. When measuring / analyzing using spectroscopic ellipsometry, obtain the composite thickness (sum of both thicknesses) of the lower silicon oxide film and upper silicon oxide film, and then measure the lower layer previously measured as a single layer. The film thickness of the upper silicon oxide film is obtained by subtracting the film thickness of the silicon oxide film.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、不揮発性メモリ・セルを構成する下層酸化シリコン膜/中間窒化シリコン膜/上層酸化シリコン膜の三層からなる多層絶縁膜(いわゆるONO絶縁膜)の膜厚等を分光エリプソメトリにより、計測/解析するに際して、下層酸化シリコン膜と上層酸化シリコン膜の合成膜厚(両膜厚の和)を取得して、それから、あらかじめ単層のときに計測しておいた下層酸化シリコン膜の膜厚を差し引くことにより、上層酸化シリコン膜の膜厚を取得することにより、下層膜の影響を極力排除して、高精度の膜厚測定を実現できる。 That is, the thickness of a multilayer insulating film (so-called ONO insulating film) composed of three layers of a lower silicon oxide film / intermediate silicon nitride film / upper silicon oxide film constituting a nonvolatile memory cell is measured by spectroscopic ellipsometry / When analyzing, obtain the composite film thickness of the lower silicon oxide film and upper silicon oxide film (sum of both film thicknesses), and then calculate the thickness of the lower silicon oxide film that was measured in advance for a single layer. By subtracting, by obtaining the film thickness of the upper silicon oxide film, it is possible to eliminate the influence of the lower film as much as possible and to realize highly accurate film thickness measurement.
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
[Outline of Embodiment]
First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described.
1.以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法:
(a)半導体ウエハの第1の主面上のチップ領域およびチップ間領域の各領域内に、第1の酸化シリコン膜を形成する工程;
(b)前記第1の酸化シリコン膜の膜厚を光学的に計測する工程;
(c)前記工程(b)の後、各領域内の前記第1の酸化シリコン膜上に、窒化シリコン膜を形成する工程;
(d)各領域内の前記窒化シリコン膜上に、第2の酸化シリコン膜を形成する工程;
(e)前記工程(d)の後、前記チップ間領域内の前記第1の酸化シリコン膜、前記窒化シリコン膜、および、前記第2の酸化シリコン膜を含む検査領域に対して、分光エリプソメトリにより、前記第1の酸化シリコン膜ならびに前記第2の酸化シリコン膜からなる合成膜厚を計測する工程。
1. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps:
(A) forming a first silicon oxide film in each of a chip region and an inter-chip region on the first main surface of the semiconductor wafer;
(B) a step of optically measuring the thickness of the first silicon oxide film;
(C) a step of forming a silicon nitride film on the first silicon oxide film in each region after the step (b);
(D) forming a second silicon oxide film on the silicon nitride film in each region;
(E) After the step (d), spectroscopic ellipsometry is performed on the inspection region including the first silicon oxide film, the silicon nitride film, and the second silicon oxide film in the inter-chip region. A step of measuring a composite film thickness composed of the first silicon oxide film and the second silicon oxide film.
2.前記1項の半導体集積回路装置の製造方法において、
(f)前記工程(b)および前記工程(e)の結果に基づいて、前記第2の酸化シリコン膜の膜厚情報を取得する工程。
2. In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the
(F) A step of obtaining film thickness information of the second silicon oxide film based on the results of the step (b) and the step (e).
3.前記1または2項の半導体集積回路装置の製造方法において、
(g)前記工程(a)の前に、各領域内の前記半導体ウエハの前記第1の主面上に、ゲート絶縁膜を形成する工程;
(h)前記工程(a)の前に、各領域内の前記ゲート絶縁膜上に、シリコン系導体膜を形成する工程;
(i)前記工程(a)の前に、前記検査領域における前記ゲート絶縁膜および前記シリコン系導体膜を除去する工程。
3. In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the
(G) before the step (a), forming a gate insulating film on the first main surface of the semiconductor wafer in each region;
(H) before the step (a), a step of forming a silicon-based conductor film on the gate insulating film in each region;
(I) A step of removing the gate insulating film and the silicon-based conductor film in the inspection region before the step (a).
4.前記1から3項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記チップ領域内の前記第1の酸化シリコン膜、前記窒化シリコン膜、および、前記第2の酸化シリコン膜を含む領域は、不揮発性メモリ・デバイスのメモリ・セルである。
4). In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of the
5.前記4項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記不揮発性メモリ・デバイスは、スプリット・ゲート型のMONOSメモリ・デバイスである。 5. 5. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 4, wherein the nonvolatile memory device is a split gate type MONOS memory device.
6.前記4項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記不揮発性メモリ・デバイスは、フラッシュ・メモリ・デバイスである。 6). 5. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the item 4, wherein the nonvolatile memory device is a flash memory device.
7.前記1項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(b)の光学的膜厚計測は、前記検査領域に対応する部分に対して実行される。
7). In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of the
8.前記1から7項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記光学的膜厚計測は、エリプソメトリによって実行される。 8). 8. In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of 1 to 7, the optical film thickness measurement is performed by ellipsometry.
9.前記2から8項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第2の酸化シリコン膜の前記膜厚情報の取得は、前記合成膜厚から前記工程(b)において計測された前記第1の酸化シリコン膜の膜厚を差し引くことによって実行される。 9. In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of 2 to 8, the acquisition of the film thickness information of the second silicon oxide film is measured in the step (b) from the composite film thickness. This is performed by subtracting the thickness of the first silicon oxide film.
10.前記1から9項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記半導体ウエハは、シリコン系半導体ウエハである。 10. 10. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of 1 to 9, wherein the semiconductor wafer is a silicon-based semiconductor wafer.
11.前記2から10項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第2の酸化シリコン膜の前記膜厚情報の取得と前記工程(b)において計測された前記第1の酸化シリコン膜の前記膜厚情報の取得が同一装置で実施され、前記合計膜厚から前記第1の酸化シリコン膜の膜厚を差し引いた膜厚情報を取得することによって実行される。 11. 11. In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of 2 to 10, the acquisition of the film thickness information of the second silicon oxide film and the first silicon oxide film measured in the step (b) The film thickness information is acquired by the same apparatus, and is executed by acquiring the film thickness information obtained by subtracting the film thickness of the first silicon oxide film from the total film thickness.
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
1.本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
[Description format, basic terms, usage in this application]
1. In the present application, the description of the embodiment may be divided into a plurality of sections for convenience, if necessary, but these are not independent from each other unless otherwise specified. Each part of a single example, one part is the other part of the details, or part or all of the modifications. Moreover, as a general rule, the same part is not repeated. In addition, each component in the embodiment is not indispensable unless specifically stated otherwise, unless it is theoretically limited to the number, and obviously not in context.
更に、本願において、「半導体集積回路装置」というときは、主に、各種トランジスタ(能動素子)を中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等(たとえば単結晶シリコン基板)上に集積したものをいう。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)に代表されるMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)を例示することができる。このとき、集積回路構成の代表的なものとしては、Nチャネル型MISFETとPチャネル型MISFETを組み合わせたCMOS(Complemetary Metal Oxide Semiconductor)型集積回路に代表されるCMIS(Complemetary Metal Insulator Semiconductor)型集積回路を例示することができる。 Further, in the present application, the term “semiconductor integrated circuit device” mainly refers to a device in which resistors, capacitors, and the like are integrated on a semiconductor chip or the like (for example, a single crystal silicon substrate) mainly with various transistors (active elements). . Here, as a representative of various transistors, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Effect Transistor) typified by a MOSFET (Metal Oxide Field Effect Transistor) can be exemplified. At this time, as a typical integrated circuit configuration, a CMIS (Complementary Metal Insulator Semiconductor) integrated circuit represented by a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) integrated circuit in which an N-channel MISFET and a P-channel MISFET are combined. Can be illustrated.
今日の半導体集積回路装置、すなわち、LSI(Large Scale Integration)のウエハ工程は、通常、原材料としてのシリコン・ウエハの搬入からプリ・メタル(Premetal)工程(M1配線層下端とゲート電極構造の間の層間絶縁膜等の形成、コンタクト・ホール形成、タングステン・プラグ、埋め込み等からなる工程)あたりまでのFEOL(Front End of Line)工程と、M1配線層形成から始まり、アルミニウム系パッド電極上のファイナル・パッシベーション膜へのパッド開口の形成あたりまで(ウエハ・レベル・パッケージ・プロセスにおいては、当該プロセスも含む)のBEOL(Back End of Line)工程に大別できる。FEOL工程の内、ゲート電極パターニング工程、コンタクト・ホール形成工程等は、特に微細な加工が要求される微細加工工程である。一方、BEOL工程においては、ビアおよびトレンチ形成工程、特に、比較的下層のローカル配線(たとえば4層程度の構成の埋め込み配線では、M1からM3あたりまで、10層程度の構成の埋め込み配線では、M1からM5あたりまでの微細埋め込み配線)等において、特に微細加工が要求される。なお、「MN(通常N=1から15程度)」で、下から第N層配線を表す。M1は第1層配線であり、M3は第3層配線である。 A semiconductor process of today's semiconductor integrated circuit device, that is, a LSI (Large Scale Integration) wafer process is usually performed from the introduction of a silicon wafer as a raw material to a pre-metal process (between the lower end of the M1 wiring layer and the gate electrode structure). Starting from the formation of interlayer insulation film, contact hole formation, tungsten plug, embedding, etc. (FEOL (Front End of Line) process) and M1 wiring layer formation, the final The process can be roughly divided into a BEOL (Back End of Line) process up to the formation of the pad opening in the passivation film (including the process in the wafer level package process). Of the FEOL process, the gate electrode patterning process, the contact hole forming process, and the like are microfabrication processes that require particularly fine processing. On the other hand, in the BEOL process, a via and trench formation process, in particular, a relatively lower local wiring (for example, M1 to M3 in a buried wiring having a structure of about four layers, M1 in a buried wiring having a structure of about 10 layers. In particular, fine processing is required for fine embedded wiring from M to around M5. Note that “MN (usually N = 1 to 15)” represents the N-th layer wiring from the bottom. M1 is a first layer wiring, and M3 is a third layer wiring.
2.同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかに、そうでない場合を除き、A以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。同様に、「酸化シリコン膜」、「酸化シリコン系絶縁膜」等と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG(Fluorosilicate Glass)、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ(Nano-Clustering Silica:NSC)等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜(ポーラス系絶縁膜)、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。 2. Similarly, in the description of the embodiment and the like, the material, composition, etc. may be referred to as “X consisting of A”, etc., except when clearly stated otherwise and clearly from the context, except for A It does not exclude what makes an element one of the main components. For example, as for the component, it means “X containing A as a main component”. For example, “silicon member” is not limited to pure silicon, but also includes SiGe alloys, other multi-component alloys containing silicon as a main component, and members containing other additives. Needless to say. Similarly, “silicon oxide film”, “silicon oxide insulating film”, etc. are not only relatively pure undoped silicon oxide (FS), but also FSG (Fluorosilicate Glass), TEOS-based silicon oxide ( Thermal oxide films such as TEOS-based silicon oxide), SiOC (Silicon Oxicarbide) or Carbon-doped Silicon oxide or OSG (Organosilicate glass), PSG (Phosphorus Silicate Glass), BPSG (Borophosphosilicate Glass), CVD Oxide film, SOG (Spin ON Glass), nano-clustering silica (Nano-Clustering Silica: NSC), etc., coated silicon oxide, silica-based low-k insulating film (porous) with pores introduced in the same materials Needless to say, it includes a composite insulating film and other silicon-based insulating films having these as main components.
また、酸化シリコン系絶縁膜と並んで、半導体分野で常用されているシリコン系絶縁膜としては、窒化シリコン系絶縁膜がある。この系統の属する材料としては、SiN,SiCN,SiNH,SiCNH等がある。ここで、「窒化シリコン」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、SiNおよびSiNHの両方を含む。同様に、「SiCN」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、SiCNおよびSiCNHの両方を含む。 In addition to silicon oxide insulating films, silicon nitride insulating films that are commonly used in the semiconductor field include silicon nitride insulating films. Materials belonging to this system include SiN, SiCN, SiNH, SiCNH, and the like. Here, “silicon nitride” includes both SiN and SiNH unless otherwise specified. Similarly, “SiCN” includes both SiCN and SiCNH, unless otherwise specified.
なお、SiCは、SiNと類似の性質を有するが、SiONは、むしろ、酸化シリコン系絶縁膜に分類すべき場合が多い。 Note that SiC has similar properties to SiN, but SiON is often rather classified as a silicon oxide insulating film.
窒化シリコン膜は、SAC(Self−Aligned Contact)技術におけるエッチ・ストップ膜として、多用されるほか、SMT(Stress Memorization Technique)における応力付与膜としても使用される。 The silicon nitride film is frequently used as an etch stop film in SAC (Self-Aligned Contact) technology, and also used as a stress applying film in SMT (Stress Memory Technique).
3.同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。 3. Similarly, suitable examples of graphics, positions, attributes, and the like are given, but it is needless to say that the present invention is not strictly limited to those cases unless explicitly stated otherwise, and unless otherwise apparent from the context.
4.さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。 4). In addition, when a specific number or quantity is mentioned, a numerical value exceeding that specific number will be used unless specifically stated otherwise, unless theoretically limited to that number, or unless otherwise clearly indicated by the context. There may be a numerical value less than the specific numerical value.
5.「ウエハ」というときは、通常は半導体集積回路装置(半導体装置、電子装置も同じ)をその上に形成する単結晶シリコン・ウエハを指すが、エピタキシャル・ウエハ、SOI基板、LCDガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。 5. “Wafer” usually refers to a single crystal silicon wafer on which a semiconductor integrated circuit device (same as a semiconductor device or an electronic device) is formed. Insulation of an epitaxial wafer, an SOI substrate, an LCD glass substrate, etc. Needless to say, it includes a composite wafer such as a substrate and a semiconductor layer.
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
[Details of the embodiment]
The embodiment will be further described in detail. In the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar symbols or reference numerals, and description thereof will not be repeated in principle.
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。 In the accompanying drawings, hatching or the like may be omitted even in a cross section when it becomes complicated or when the distinction from the gap is clear. In relation to this, when it is clear from the description etc., the contour line of the background may be omitted even if the hole is planarly closed. Furthermore, even if it is not a cross section, it may be hatched to clearly indicate that it is not a void.
なお、スプリット・ゲート型のMONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)メモリ・デバイスの詳細については、石丸等による日本特開2009−54707号公報に詳しく記載されているので、本願では原則として、それらの部分の説明は繰り返さない。 The details of the split gate type MONOS (Metal Oxide Semiconductor Semiconductor) memory device are described in detail in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-54707 by Ishimaru et al. The description of will not be repeated.
1.本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法における対象デバイスの各種の例の説明(主に図1および図2)
図1は本願の一実施の形態の半導体集積回路の製造方法により製造されるスプリット・ゲート型のMONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)メモリ・デバイスのメモリ・セルの要部模式断面図である。図2は本願の一実施の形態の半導体集積回路の製造方法により製造されるフラッシュ・メモリ搭載デバイスのフラッシュ・メモリ・セルの要部模式断面図である。
1. Description of various examples of target devices in a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present application (mainly FIGS. 1 and 2)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of a memory cell of a split gate type MONOS (Metal Oxide Semiconductor Semiconductor) memory device manufactured by a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present application. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part of a flash memory cell of a flash memory mounted device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the embodiment of the present application.
まず、図1に基づいて、スプリット・ゲート型のMONOSメモリ・デバイスのメモリ・セルの内、本願発明に関連する要部を説明する。図1に示すように、たとえば、300ファイ(200ファイでも450ファイでもよい)のp型単結晶シリコン・ウエハ1(必要に応じて、n型基板でもよい。また、基板形式は、エピタキシャル基板でもSOI基板でもよい)のデバイス面すなわち第1の主面1a(裏面すなわち第2の主面1bの反対の面)上には、多層絶縁膜7が設けられており、その上には、スプリット・ゲートを構成するメモリ・ゲート電極5(ポリシリコン膜等のシリコン系導体膜)およびコントロール・ゲート電極6(ポリシリコン膜)が設けられている。多層絶縁膜7は、コントロール・ゲート電極6下では、酸化シリコン膜2のみの単層であるが、メモリ・ゲート電極5下、および両ゲート間においては、下層酸化シリコン膜2(第1の酸化シリコン膜)、中間窒化シリコン膜3(窒化シリコン膜)、および上層酸化シリコン膜4(第2の酸化シリコン膜)から構成されている。また、両ゲート電極の両側の半導体基板1の表面領域には、n型ソース・ドレイン領域13が設けられている(図2においても同じ)。ここで、膜厚管理対象部分14を破線で囲って示す(図2においても同じ)。
First, the main part related to the present invention among the memory cells of the split gate type MONOS memory device will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, for example, a 300-phi (200-phi or 450-phi) p-type single crystal silicon wafer 1 (which may be an n-type substrate as required. A multilayer insulating
次に、図2に基づいて、フラッシュ・メモリ・セルの内、本願発明に関連する要部を説明する。図2に示すように、図1の場合と同様に、たとえば、300ファイのp型単結晶シリコン・ウエハ1のデバイス面すなわち第1の主面1a上には、ゲート絶縁膜8を介して、フローティング・メモリ・ゲート電極5(ポリシリコン膜等のシリコン系導体膜)が設けられている。フローティング・メモリ・ゲート電極5上には、先と同じ多層各構造の多層絶縁膜7が設けられている。更にその上には、コントロール・ゲート電極6(ポリシリコン膜)が設けられている。
Next, a main part related to the present invention in the flash memory cell will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, as in the case of FIG. 1, for example, on the device surface of the 300-phi p-type single
以下の説明する膜厚測定技法は、主に、ここの例示した不揮発性メモリ等の多層絶縁膜の膜厚測定に適用して特に好適である。 The film thickness measurement technique described below is particularly suitable when applied mainly to the film thickness measurement of a multilayer insulating film such as the nonvolatile memory exemplified here.
2.本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法における膜厚測定の概要説明(主に図3から図6)
ここでは、前記のごときデバイスの製造工程中における膜厚測定の概要を説明する。
2. Outline of film thickness measurement in manufacturing method of semiconductor integrated circuit device of one embodiment of the present application (mainly FIGS. 3 to 6)
Here, an outline of film thickness measurement during the device manufacturing process will be described.
図3は本願の一実施の形態の半導体集積回路の製造方法における膜厚測定の対象となる検査領域(膜厚測定パッド)のウエハ内での分布を例示するウエハ上面図である。図4は図3の検査領域(膜厚測定パッド)の周辺の拡大平面図である。図5は図4の膜厚測定パッドの周辺の拡大模式断面図である。図6は本願の一実施の形態の半導体集積回路の製造方法における膜厚測定工程の様子を示す被検査デバイス&検査装置の模式断面図である。 FIG. 3 is a wafer top view illustrating the distribution in the wafer of the inspection region (film thickness measurement pad) to be subjected to film thickness measurement in the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the embodiment of the present application. FIG. 4 is an enlarged plan view of the periphery of the inspection region (film thickness measurement pad) of FIG. FIG. 5 is an enlarged schematic cross-sectional view around the film thickness measurement pad of FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a device to be inspected and an inspection apparatus showing a state of a film thickness measurement step in the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present application.
製造工程中の膜厚計測は、主に、ウエハ内又はウエハ間の種々の膜の膜厚ばらつきを管理するために実行される。このため、図3に示すように、検査領域9(膜厚測定パッド)は、製品ウエハ1のデバイス面1a上のチップ領域11が設けられている領域全般に破線の円で示すように複数個配置(ここでは、たとえば9個)されている。
Film thickness measurement during the manufacturing process is mainly performed to manage film thickness variations of various films within or between wafers. Therefore, as shown in FIG. 3, there are a plurality of inspection areas 9 (film thickness measurement pads) as indicated by broken circles in the entire area where the
図4に示すように、検査領域9(膜厚測定パッド)は、スクライブ領域12(チップ間領域)に設けられている(膜厚測定パッドの一辺の長さは、たとえば50から70マイクロ・メートル程度)。図5に示すように、検査領域9の多層絶縁膜7を構成する下層酸化シリコン膜(第1の酸化シリコン膜)2、中間窒化シリコン膜(窒化シリコン膜)3、および上層酸化シリコン膜(第2の酸化シリコン膜)4は、それぞれ図1又は図2のチップ領域11内の多層絶縁膜7の各要素膜と同一の膜形成プロセスにより、当該各要素膜と同時に形成されている。
As shown in FIG. 4, the inspection area 9 (film thickness measurement pad) is provided in the scribe area 12 (interchip area) (the length of one side of the film thickness measurement pad is, for example, 50 to 70 micrometers). degree). As shown in FIG. 5, a lower silicon oxide film (first silicon oxide film) 2, an intermediate silicon nitride film (silicon nitride film) 3, and an upper silicon oxide film (first film) constituting the
実際の多層膜の膜厚計測は図6のように実行される。図6に示すように、たとえば、キセノン・ランプのような連続スペクトル光源15(たとえば、波長250nmから800nm程度)からの白色検査光16が膜厚測定パッド9に入射し、多重反射された反射光17が、光検出器18(一般に偏光子を含むフーリエ分光系)で検出され、振幅の各波長成分に電気的、又は電子的に分解される。その後、エリプソメータ19内で、所定のモデルに従って作られた理論値と、各振幅成分のフィッティング処理が実行されて、適切な計測値がアウトプットされる。
Actual film thickness measurement of the multilayer film is executed as shown in FIG. As shown in FIG. 6, for example, white inspection light 16 from a continuous spectrum light source 15 (for example, a wavelength of about 250 nm to about 800 nm) such as a xenon lamp enters the film
3.本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法における要部プロセス・フローの説明(主に図7、適宜、図1から図6を参照)
ここでは、以上の説明を踏まえて、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法における要部プロセス・フローの詳細を説明する。
3. Description of principal part process flow in manufacturing method of semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present application (mainly FIG. 7, refer to FIGS. 1 to 6 as appropriate)
Here, based on the above description, the details of the main part process flow in the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application will be described.
図7は本願の一実施の形態の半導体集積回路の製造方法における要部プロセスの流れを示すプロセス・ブロック・フロー図である。 FIG. 7 is a process block flow diagram showing a flow of main processes in the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the embodiment of the present application.
図1のようなデバイス構造の場合におけるプロセス・フローを図7に基づいて説明する。まず、半導体基板1(ウエハ)のデバイス面1aをたとえば熱酸化して、ゲート絶縁膜10(たとえば膜厚は2から7nm程度)を形成し、その上に、CVDにより、ポリシリコン膜6を形成する。このポリシリコン膜6およびゲート絶縁膜10を通常のリソグラフィにより、パターニングすることで、左側のコントロール・ゲート電極6およびその下のゲート絶縁膜10からなるゲート構造を形成する。このとき、膜厚測定パッド9(検査領域)では、ポリシリコン膜6およびゲート絶縁膜10が除去されているので、半導体基板1のデバイス面1aが露出している。
A process flow in the case of the device structure as shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. First, the
次に、図7に示すように、半導体基板1のデバイス面1aのほぼ全面およびコントロール・ゲート電極6の表面に対して、熱酸化処理を施すことにより、下層酸化シリコン膜2(第1の酸化シリコン膜)を形成する(たとえば膜厚は2から7nm程度)。このとき同時に、検査領域9にも下層酸化シリコン膜2が形成される(下層酸化膜形成工程21)。次に、エリプソメトリ等の光学的な方法(その他の膜厚測定法でもよい)により、たとえば検査領域9(たとえば図3の9ポイント)において、下層酸化シリコン膜2の膜厚Toxbを計測する(下層酸化膜厚測定工程22)。ここで取得された膜厚データは、エリプソメータ19(図6)の制御管理系20に保存される。ここのおける膜厚測定は、検査領域9を使用してもよい。
Next, as shown in FIG. 7, the lower silicon oxide film 2 (first oxidized film) is formed by subjecting almost the
次に、半導体基板1のデバイス面1aのほぼ全面およびコントロール・ゲート電極6の表面(側面を含む)に、CVDにより、窒化シリコン膜3(たとえば膜厚は7から20nm程度)を形成する(中間窒化膜形成工程23)。このとき同時に、検査領域9にも窒化シリコン膜3が形成される。
Next, a silicon nitride film 3 (for example, a film thickness of about 7 to 20 nm) is formed by CVD on substantially the
続いて、たとえば、熱酸化処理により、窒化シリコン膜3の表面を酸化することにより、上層酸化シリコン膜4(第2の酸化シリコン膜)を形成する(上層酸化膜形成工程24)。このとき同時に、検査領域9にも上層酸化シリコン膜4が形成される。このときの上層酸化シリコン膜4の膜厚は2から7nm程度である。
Subsequently, for example, by oxidizing the surface of the
次に、エリプソメータ19(図6)を用いた分光エリプソメトリにより、たとえば検査領域9(たとえば図3の9ポイント)において、下層酸化シリコン膜2の膜厚と上層酸化シリコン膜4の膜厚の和(トータル酸化膜厚)を計測する(多層膜厚測定工程25)。実際の計測及び所望の膜厚データの取得(トータル酸化膜厚データの取得)は、周知の分光エリプソメトリにより行われるが、原理的には、計測された振幅データと、トータル酸化膜厚(Toxb+Toxt)および窒化シリコン膜厚Tsinをパラメータとする理論上の振幅データの間のフィッティング処理により、両者が一致するときのパラメータ値を検出トータル酸化膜厚値として出力する。なお、窒化シリコン膜厚Tsinのばらつきが比較的小さいときは、平均値に固定すると、フィッティング処理速度をおうじょうさせることができる。
Next, by spectroscopic ellipsometry using an ellipsometer 19 (FIG. 6), for example, in the inspection region 9 (for example, 9 points in FIG. 3), the sum of the thickness of the lower
ここで取得されたトータル酸化膜厚データは、先と同様に、エリプソメータ19(図6)の制御管理系20に保存され、膜厚管理や工程へのフィードバックに利用される。また、必要のあるときは、トータル酸化膜厚と先に取得済みの下層酸化シリコン膜2の膜厚の差、すなわち、差分による上層酸化シリコン膜4の膜厚Toxtを出力して、膜厚管理や工程へのフィードバックに利用される。
The total oxide film thickness data obtained here is stored in the control management system 20 of the ellipsometer 19 (FIG. 6) and used for film thickness management and feedback to the process, as before. When necessary, the difference between the total oxide film thickness and the previously obtained lower
次に、上層酸化シリコン膜4上のほぼ全面に、CVDによりポリシリコン膜が形成され、これが多層絶縁膜7とともに、たとえば、異方性ドライ・エッチング等によりパターニングされ、メモリ・ゲート電極5(シリコン系導体膜)となる。また、両側のソース・ドレイン領域13がイオン注入等により導入される。その後のプロセスは、通常の半導体集積回路装置の製造に共通する標準的なプロセスであり、それらについては、ここでは繰り返さない。
Next, a polysilicon film is formed on almost the entire surface of the upper silicon oxide film 4 by CVD, and this is patterned together with the multilayer insulating
次に、図2のようなデバイス構造の場合におけるプロセス・フローを図7に基づいて説明する。ここでは、図1の場合と異なる部分のみを説明する。図2に示すように、フラッシュ・メモリ・デバイスの場合は、膜厚管理対象とすべき部分が、メモリ・ゲート電極5(シリコン系導体膜)上にあるので、検査領域9(膜厚測定パッド)においては、計測の前に、シリコン系導体膜5およびメモリ・ゲートのゲート絶縁膜8を除去する必要がある。以下、メモリ・ゲートのゲート絶縁膜8の成膜から説明する。
Next, the process flow in the case of the device structure as shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. Here, only a different part from the case of FIG. 1 is demonstrated. As shown in FIG. 2, in the case of a flash memory device, the portion to be subjected to film thickness management is on the memory gate electrode 5 (silicon-based conductor film). ), It is necessary to remove the silicon-based
まず、図2に示すように、半導体基板1のデバイス面1aに対して、熱酸化処理を施すことにより、メモリ・ゲートのゲート絶縁膜8を形成する。このとき同時に、検査領域9にもゲート絶縁膜8が形成される。続いて、ゲート絶縁膜8上に、CVDによりフローティング・ゲートとなるポリシリコン膜5を形成する。このとき同時に、検査領域9にもポリシリコン膜5が形成される。
First, as shown in FIG. 2, the gate insulating film 8 of the memory gate is formed by subjecting the
ここで、図7に示すように、検査領域9において、ドライ・エッチング等(ウエット・エッチングでもよい)により、ポリシリコン膜5およびゲート絶縁膜8を除去する(絶縁膜&ポリシリコン膜除去工程26)。これは、下地にポリシリコン膜、他の酸化シリコン膜等があると多層膜の膜厚計測が困難となるからである。なお、この工程は、たとえば図2のフローティング・ゲートとなるポリシリコン膜5に関する紙面に垂直な方向のパターニングと同時に行われる。
Here, as shown in FIG. 7, in the
これに続く図7の下層酸化膜形成工程21から多層膜厚測定工程25までは、図1について説明したところと、ほぼ同じであるので、ここでは繰り返さない。
The subsequent steps from the lower oxide
図7の多層膜厚測定工程25の後、図2に示すように、上層酸化シリコン膜4(多層絶縁膜7)上に、コントロール・ゲート電極6となるポリシリコン膜をCVDにより、形成する。続いて、ポリシリコン膜6、多層絶縁膜(ONO膜)7、ポリシリコン膜5、およびゲート絶縁膜8を通常のリソグラフィにより、パターニングすることで、図2に示すようなゲート構造を形成する。また、両側のソース・ドレイン領域13がイオン注入等により導入される。その後のプロセスは、通常の半導体集積回路装置の製造に共通する標準的なプロセスであり、それらについては、ここでは繰り返さない。
After the multilayer film
なお、以上説明した各工程で用いるシリコン系部材または窒化シリコン系部材の熱酸化については、一般的なドライ酸化、ウエット酸化、またはアプライド・マテリアルズ社のランプ加熱酸化炉等を用いたISSG(In Situ Steam Generation)方式によるものでもよい。 As for the thermal oxidation of the silicon-based member or silicon nitride-based member used in each of the above-described steps, ISSG (InSG) using a general dry oxidation, wet oxidation, or a lamp heating oxidation furnace of Applied Materials, etc. It may be based on the Situ Steam Generation method.
また、以上説明した各工程で用いる窒化シリコン系膜のCVDによる成膜については、バッチ方式のLP−CVD法によるほか、枚葉式LP−CVD法やALD(Atomic Layer Deposition)法でもよい。 The silicon nitride film used in each process described above by CVD may be formed by a batch LP-CVD method, a single wafer LP-CVD method or an ALD (Atomic Layer Deposition) method.
4.データの説明並びに考察(主に図8から図10)
図8はエリプソメトリによる多層膜厚測定における上層酸化膜厚測定値(Toxt)と窒化シリコン膜厚測定値(Tsin)の相関関係を示すプロット図である。図9はエリプソメトリによる多層膜厚測定方法における上層酸化膜厚測定値(Toxt)と下層酸化膜厚測定値(Toxb)の相関関係を示すプロット図である。図10はエリプソメトリによる多層膜厚測定方法における上層酸化膜厚測定値(Toxt)と、上層酸化膜厚および下層酸化膜厚のトータル膜厚測定値(Toxt+Toxb)を比較したウエハ内測定データ分布図である。
4). Explanation and discussion of data (mainly Fig. 8 to Fig. 10)
FIG. 8 is a plot diagram showing the correlation between the upper layer oxide film thickness measurement value (Toxt) and the silicon nitride film thickness measurement value (Tsin) in the multilayer film thickness measurement by ellipsometry. FIG. 9 is a plot diagram showing the correlation between the measured value of the upper oxide film thickness (Toxt) and the measured value of the lower oxide film thickness (Toxb) in the multilayer film thickness measurement method using ellipsometry. FIG. 10 is an in-wafer measurement data distribution diagram comparing the upper layer oxide film thickness measurement value (Toxt) in the multilayer film thickness measurement method by ellipsometry with the total film thickness measurement value of the upper layer oxide film thickness and the lower layer oxide film thickness (Toxt + Toxb). It is.
図9に示すように、ONO膜7を通常の分光エリプソメトリにより、計測すると、下層酸化膜厚Toxbと上層酸化膜厚Toxtの間に相関が生じ、その結果、上層酸化膜厚Toxtのみを分離することが困難となる。
As shown in FIG. 9, when the
図8に示すように、ONO膜7を通常の分光エリプソメトリにより、計測すると、窒化シリコン膜厚Tsinの膜厚変動で上層酸化膜厚Toxtの変動が生じる、つまり、図9で示した上層酸化膜厚Toxtと下層酸化膜厚の分離することが困難となる。
As shown in FIG. 8, when the
更に、図10に示すように、ONO膜7を通常の分光エリプソメトリにより、計測したときの上層酸化膜厚Toxtのウエハ内ばらつきは、比較的大きいが、分光エリプソメトリにより、計測したトータル膜厚測定値(Toxt+Toxb)から単層のときに測定した下層酸化膜厚Toxbを差し引いた値、すなわち、差分としての上層酸化膜厚Toxtは、ウエハ内ばらつきが小さいことがわかる。すなわち、下層酸化シリコン膜2(第1の酸化シリコン膜)と上層酸化シリコン膜4(第2の酸化シリコン膜)は、光学的に同質の膜のため、多層膜測定で両方を分離することは困難であるが、下層酸化シリコン膜2と上層酸化シリコン膜4を一体とした膜厚と、それと光学的特性の異なる中間窒化シリコン膜3(窒化シリコン膜)を分光エリプソメトリにより、分離することは比較的容易である。
Further, as shown in FIG. 10, the variation in the upper oxide film thickness Toxt within the wafer when the
従って、セクション3で説明したように、単層時に測定した下層酸化膜厚Toxbとトータル膜厚測定値(Toxt+Toxb)を管理パラメータとして、ONO膜7の膜厚管理を行うと、上層酸化膜厚Toxtのモニタおよび管理を高精度に実行することができる。
Therefore, as described in
5.サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
5). Summary The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the invention of the present application is not limited thereto, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、前記実施の形態においては、ONO膜を中心に具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、高誘電体膜等を含む次世代膜等にも、同様に適用できることは言うまでもない。また、前記実施の形態においては、三層膜について具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、4層膜、5層膜等の多層膜にも同様に適用できることは言うまでもない。 For example, in the above-described embodiment, the ONO film has been specifically described. However, the present invention is not limited thereto, and can be similarly applied to a next-generation film including a high dielectric film. Needless to say. In the above-described embodiment, the three-layer film has been specifically described. However, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that the present invention can be similarly applied to a multilayer film such as a four-layer film and a five-layer film. Yes.
また、前記実施の形態においては、フラッシュ・メモリについては、NOR型を例にとり、具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、NAND型やのの他の形式のフラッシュ・メモリ・デバイス、フラッシュ・メモリ搭載デバイス等にも適用できることは言うまでもない。 In the above embodiment, the flash memory has been specifically described by taking the NOR type as an example. However, the present invention is not limited to this, and other types of flash memory such as a NAND type are available. Needless to say, the present invention can be applied to a memory device, a flash memory mounted device, and the like.
また前述実施の形態においては、下層酸化膜と上層酸化膜の膜厚データを制御管理系へ別々に転送しているが、同一装置で測定し、装置内で合計膜厚から下層膜厚を差し引いた膜厚を制御管理系へ送ることでも達成できることは言うまでもない。 In the above-described embodiment, the thickness data of the lower oxide film and the upper oxide film are separately transferred to the control management system, but measured by the same device, and the lower layer thickness is subtracted from the total thickness in the device. Needless to say, this can also be achieved by sending the film thickness to the control management system.
1 ウエハ(半導体基板)
1a ウエハのデバイス面(第1の主面)
1b ウエハの裏面(第2の主面)
2 下層酸化シリコン膜(第1の酸化シリコン膜)
3 中間窒化シリコン膜(窒化シリコン膜)
4 上層酸化シリコン膜(第2の酸化シリコン膜)
5 メモリ・ゲート電極(シリコン系導体膜)
6 コントロール・ゲート電極
7 多層絶縁膜(ONO膜)
8 (メモリ・ゲートの)ゲート絶縁膜
9 検査領域(膜厚測定パッド)
10 (コントロール・ゲートの)ゲート絶縁膜
11 チップ領域
12 スクライブ領域(チップ間領域)
13 ソース・ドレイン領域
14 管理対象部分
15 光源
16 検査光
17 反射光
18 光検出器(一般に偏光子を含むフーリエ分光系)
19 エリプソメータ
20 エリプソメータの制御管理系
21 下層酸化膜形成工程
22 下層酸化膜厚測定
23 中間窒化膜形成工程
24 上層酸化膜形成工程
25 多層膜厚測定工程
26 ゲート絶縁膜&ポリシリコン膜除去工程
Toxb 下層酸化膜厚
Toxt 上層酸化膜厚
Tsin 窒化シリコン膜厚
1 Wafer (semiconductor substrate)
1a Device surface of wafer (first main surface)
1b Wafer back surface (second main surface)
2 Lower silicon oxide film (first silicon oxide film)
3 Intermediate silicon nitride film (silicon nitride film)
4 Upper layer silicon oxide film (second silicon oxide film)
5 Memory gate electrode (silicon conductor film)
6
8 Gate insulating film (for memory gate) 9 Inspection area (film thickness measurement pad)
10 Gate insulating film (of control gate) 11
19 Ellipsometer 20 Ellipsometer
Claims (11)
(a)半導体ウエハの第1の主面上のチップ領域およびチップ間領域の各領域内に、第1の酸化シリコン膜を形成する工程;
(b)前記第1の酸化シリコン膜の膜厚を光学的に計測する工程;
(c)前記工程(b)の後、各領域内の前記第1の酸化シリコン膜上に、窒化シリコン膜を形成する工程;
(d)各領域内の前記窒化シリコン膜上に、第2の酸化シリコン膜を形成する工程;
(e)前記工程(d)の後、前記チップ間領域内の前記第1の酸化シリコン膜、前記窒化シリコン膜、および、前記第2の酸化シリコン膜を含む検査領域に対して、分光エリプソメトリにより、前記第1の酸化シリコン膜ならびに前記第2の酸化シリコン膜からなる合成膜厚を計測する工程。 A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps:
(A) forming a first silicon oxide film in each of a chip region and an inter-chip region on the first main surface of the semiconductor wafer;
(B) a step of optically measuring the thickness of the first silicon oxide film;
(C) a step of forming a silicon nitride film on the first silicon oxide film in each region after the step (b);
(D) forming a second silicon oxide film on the silicon nitride film in each region;
(E) After the step (d), spectroscopic ellipsometry is performed on the inspection region including the first silicon oxide film, the silicon nitride film, and the second silicon oxide film in the inter-chip region. A step of measuring a composite film thickness composed of the first silicon oxide film and the second silicon oxide film.
(f)前記工程(b)および前記工程(e)の結果に基づいて、前記第2の酸化シリコン膜の膜厚情報を取得する工程。 In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the item 1,
(F) A step of obtaining film thickness information of the second silicon oxide film based on the results of the step (b) and the step (e).
(g)前記工程(a)の前に、各領域内の前記半導体ウエハの前記第1の主面上に、ゲート絶縁膜を形成する工程;
(h)前記工程(a)の前に、各領域内の前記ゲート絶縁膜上に、シリコン系導体膜を形成する工程;
(i)前記工程(a)の前に、前記検査領域における前記ゲート絶縁膜および前記シリコン系導体膜を除去する工程。 In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the item 1,
(G) before the step (a), forming a gate insulating film on the first main surface of the semiconductor wafer in each region;
(H) before the step (a), a step of forming a silicon-based conductor film on the gate insulating film in each region;
(I) A step of removing the gate insulating film and the silicon-based conductor film in the inspection region before the step (a).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120904 |