精確評估柵氧可靠性能的測試結構及測試方法技術

本發明專利技術公開了一種精確評估柵氧可靠性能的測試結構，包括ＭＯＳ結構，ＭＯＳ結構的柵氧化層上并聯有多晶硅熔絲。所述ＭＯＳ結構是Ｎ型晶體管、Ｐ型晶體管或柵氧電容。本發明專利技術在柵氧化層并聯一個可熔斷的多晶硅熔絲，該多晶硅熔絲在測試前包括工藝過程中能夠將等離子體以及靜電等可能的損傷引導走；在進行測試的過程中，將多晶硅熔絲熔斷掉，則可以針對界面態缺陷及可動離子等方面進行電荷泵和ＣＶ等相關定量測試分析，能夠精確評估柵氧化層的可靠性能。本發明專利技術還公開了精確評估柵氧可靠性能的測試方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種集成電路測試結構，具體涉及一種精確評估柵氧可靠性能的測試結構，本專利技術還涉及精確評估柵氧可靠性能的測試方法。
技術介紹
隨著超大規模集成電路(ULSI)晶體管集成度的迅速提高，有關柵氧可靠性能逐 漸成為最為重要的課題之一。柵氧的可靠特性直接影響晶體管使用過程中的柵漏電、飽和 /線形電流閾值電壓、跨導等關鍵參數。柵氧化層的界面態和缺陷將影響器件的長期使用。 因此，非常需要對晶體管該方面進行準確地測試與評估。 在傳統的測試方法中，在進行界面態缺陷、可動離子等相關的精確定量分析的過 程中，柵氧化層很容易受到后端等離子體、靜電損傷等原因的干擾，測試出的數據會失真， 從而得不到工藝的基準的數據。為了保護柵氧化層不受干擾，保證測試數據的準確性，測試 過程中在柵氧化層上并聯有保護二極管l，如圖l所示。但是因為并聯二極管的限制，不能 進行測評界面態缺陷、可動離子等的精確定量分析測試，對工藝的開發造成很大限制。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種精確評估柵氧可靠性能的測試結構，它可 以精確評估前端制程中柵氧化層的可靠性能。 為解決上述技術問題，本專利技術精確評估柵氧可靠性能的測試結構的技術解決方案 為 包括M0S結構，M0S結構的柵氧化層上并聯有多晶硅熔絲。 所述M0S結構可以是N型晶體管；N型晶體管的測試端子為四個，分別為源端、漏段、柵端、P型阱端；所述多晶硅熔絲的一端與柵端共用，另外一端與P型阱端共用。 所述M0S結構也可以是P型晶體管；P型晶體管的測試端子為五個，分別為源端、漏端、柵端、N型阱端、P型阱端；多晶硅熔絲的一端為柵端，另外一端為P型阱端。 所述MOS結構還可以是柵氧電容，柵氧電容的柵氧化層上并聯所述多晶硅熔絲；所述多晶硅熔絲的一端連接柵端，另外一端連接P型阱端。 本專利技術還提供了一種精確評估柵氧可靠性能的測試方法，其技術方案為采用以 下步驟進行測試 第一步，在MOS結構的柵氧化層上并聯多晶硅熔絲，所述多晶硅熔絲的一端連接 所述柵氧化層，多晶硅熔絲的另一端連接P型有源區，所述P型有源區被P型阱所環抱； 第二步，將所述多晶硅熔絲燒斷，對所述柵氧化層進行可靠性能的定量測試。 本專利技術可以達到的技術效果是 本專利技術在柵氧化層并聯一個可熔斷的多晶硅熔絲(Poly Fuse)，該多晶硅熔絲在 測試前包括工藝過程中能夠將等離子體以及靜電等可能的損傷引導走；在進行測試的過程 中，將多晶硅熔絲熔斷掉，則可以針對界面態缺陷及可動離子等方面進行電荷泵(chargepumping)和CV等相關定量測試分析，能夠精確評估柵氧化層的可靠性能。 附圖說明 下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明 圖1是現有技術柵氧化層上并聯有保護二極管的結構示意圖； 圖2是本專利技術柵氧化層上并聯多晶硅熔絲的剖面圖； 圖3是本專利技術測試NMOSFET的結構示意圖； 圖4是本專利技術測試PMOSFET的結構示意圖； 圖5是本專利技術測試NMOS Bulk C即型柵氧電容的結構示意圖； 圖6是本專利技術測試NMOS PE Cap型柵氧電容的結構示意圖； 圖7是本專利技術測試NMOS SE C即型柵氧電容的結構示意圖。 圖中，1-保護二極管，2-源端，3-漏端，4-柵端，5-P型阱端，6_N型阱端，10-多晶 硅熔絲，51-P型有源區，52-P型襯底，7-淺溝槽絕緣層，A-熔斷點。具體實施例方式本專利技術精確評估柵氧可靠性能的測試結構，包括MOS結構，MOS結構的柵氧化層上 并聯有多晶硅熔絲10。 由于工藝過程中的等離子體是造成柵氧化層損傷的主要原因，本專利技術在柵氧化層 上并聯有可熔斷的多晶硅熔絲IO，多晶硅熔絲10能在測試之前的工藝制作等過程中將這 些等離子體導到硅襯底上面，起到保護測試對象柵氧化層的作用，可以得到一個前端制程 的鮮損傷(fresh)的柵氧化膜。 本專利技術的柵氧化層可以是較小面積的晶體管(MOSFET)構成，也可以是大面積的不同種類的柵氧電容。當多晶硅熔絲io連接晶體管時，能夠進行晶體管柵氧化層特性和對晶體管電特性的評估。當柵氧化層是大面積的柵氧電容時，可以進行不同類型的氧化膜的 特性評估。 如圖3所示，M0S結構可以是N型晶體管；N型晶體管的測試端子為四個，N型晶體 管的測試端子為四個，分別為源端2、漏段3、柵端4、P型阱端5 ;多晶硅熔絲10的一端與柵 端4共用，另外一端與P型阱端5共用。 如圖4所示，M0S結構也可以是P型晶體管；P型晶體管的測試端子為五個，分別為 源端2、漏端3、柵端4、N型阱端6、P型阱端5 ;多晶硅熔絲10的一端為柵端4，另外一端為 P型阱端5。 如圖5、圖6、圖7所示，MOS結構還可以是柵氧電容；當多晶硅熔絲10連接大面積 柵氧電容時，多晶硅熔絲10的一端連接柵端4，另外一端連接P型阱端5。 圖5為多晶硅熔絲10連接NMOS Bulk Cap (NMOSFET Bulk c即acitor)型柵氧電 容，即N型場效應晶體管的柵氧化層的大面積形狀的電容結構。 圖6為多晶硅熔絲IO連接NMOS PE Cap (NMOSFET Poly Edge c即acitor)型柵氧電容，即N型場效應晶體管的柵氧化層的多晶硅柵邊沿形狀的電容結構。 圖7為多晶硅熔絲10連接NM0S SE Cap (NMOSFET Shallow Trenchlsolation Edgecapacitor)型柵氧電容的結構示意圖，即N型場效應晶體管的柵氧化層的淺槽隔離工藝邊沿形狀的電容結構。 本專利技術精確評估柵氧可靠性能的測試方法，采用以下步驟進行測試 1、如圖2所示，在柵氧化層上并聯有一個可熔斷的摻雜多晶硅條(以下簡稱多晶 硅熔絲Poly Fuse)10，多晶硅熔絲10的一端連接柵氧化層(圖2中未示出)，多晶硅熔絲 10的另一端通過接觸孔直接連接P型有源區51，該P型有源區51被P型襯底52上的P型 阱5所環抱。P型阱5被淺溝槽絕緣層7所環抱。 2、將多晶硅熔絲10的A點燒斷，針對該柵氧化層進行電荷泵(ChargePumping)、電 容電壓特性(c-v)測試，精確評估和測試界面態缺陷、可動離子等相關特性的可靠性的定 量分析測試。 若工藝有金屬硅化層(silicide)，由于多晶硅熔絲10會阻擋該硅化物的生成，應 使金屬硅化層避開多晶硅熔絲10的位置，工藝最后一次的鈍化層開口位置涵蓋多晶硅熔 絲IO上面的鈍化層。 本專利技術通過多晶硅熔絲10的使用，可以得到前端工藝制作過程未受損傷的柵氧 化層，從而能夠對其進行相關定量測試分析。權利要求一種精確評估柵氧可靠性能的測試結構，其特征在于包括MOS結構，MOS結構的柵氧化層上并聯有多晶硅熔絲。2. 根據權利要求1所述的精確評估柵氧可靠性能的測試結構，其特征在于所述M0S結構是N型晶體管；N型晶體管的測試端子為四個，分別為源端、漏段、柵端、P型阱端；所述多晶硅熔絲的一端與柵端共用，另外一端與p型阱端共用。3. 根據權利要求1所述的精確評估柵氧可靠性能的測試結構，其特征在于所述M0S 結構是P型晶體管；P型晶體管的測試端子為五個，分別為源端、漏端、柵端、N型阱端、P型 阱端；所述多晶硅熔絲的一端為柵端，另外一端為P型阱端。4. 根據權利要求1所述的精確評估柵氧可靠性能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種精確評估柵氧可靠性能的測試結構，其特征在于：包括ＭＯＳ結構，ＭＯＳ結構的柵氧化層上并聯有多晶硅熔絲。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉玉偉，張會銳，卜皎，曹剛，
申請(專利權)人：上海華虹NEC電子有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]