專利名稱：具有自加熱結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件、其制造方法和測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
可以將半導(dǎo)體器件用在各種電子應(yīng)用中，例如，個人計算機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、以及其他電子設(shè)備等。通常通過在半導(dǎo)體襯底上方順序地沉積絕緣層或者介電層、導(dǎo)電層以及半導(dǎo)體材料層和利用光刻技術(shù)圖案化不同的材料層從而形成在其上的電路部件和元件來制造半導(dǎo)體器件。金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)器件經(jīng)常需要晶圓驗收測試(WATs)，對于壽命測試來說，晶圓驗收測試中的一部分包括使用外部電路加熱MOS器件，從而在提高的溫度下測試晶圓的運行參數(shù)(operating parameter)。例如,有時候?qū)τ诳煽啃詨勖鼫y試來說,半導(dǎo)體晶圓需要在高溫下的WAT。這需要WAT組工作人員(team operator)改變WAT工具中的WAT探針卡并且將WAT工具中溫度升高到更高溫度，這些工作耗費時間。此外，特別是當(dāng)需要進(jìn)行高溫WAT的時候，WAT具有較低的每小時晶圓產(chǎn)出量(WPH)的生產(chǎn)量。因此，本領(lǐng)域需要進(jìn)行改進(jìn)，即，在半導(dǎo)體器件上進(jìn)行WAT的耗時較少的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種半導(dǎo)體器件，其包括工件；有源電結(jié)構(gòu)，被設(shè)置在所述工件上方；以及至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，被設(shè)置為鄰近所述有源電結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述有源電結(jié)構(gòu)設(shè)置在金屬化層中，并且所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述金屬化層中。優(yōu)選地，所述有源電結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一金屬化層中，并且其中所述至少一個自加熱
結(jié)構(gòu)設(shè)置在第二金屬化層中。優(yōu)選地，所述第二金屬化層與所述第一金屬化層相鄰。優(yōu)選地，所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的多部分與所述有源電結(jié)構(gòu)連接。優(yōu)選地，所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的與所述有源電結(jié)構(gòu)連接的所述多部分包括通孔層中的通孔，所述通孔層被設(shè)置在所述第一金屬化層和所述第二金屬化層之間。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括第一節(jié)點，與所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的第一端連接；以及第二節(jié)點，與所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的第二端連接，其中，施加在第一節(jié)點和第二節(jié)點上的電壓在所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生熱量。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括提供工件；在所述工件上方形成至少一個有源電結(jié)構(gòu)；以及形成至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)鄰近所述至少一個有源電結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，形成所述至少一個有源電結(jié)構(gòu)包括形成電容器、電阻器、導(dǎo)線、導(dǎo)線段、或者晶體管。優(yōu)選地，形成所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)包括形成具有基本上直線形狀或者彎曲形狀的布線。優(yōu)選地，形成所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)包括在第一金屬化層中形成多個第一自加熱結(jié)構(gòu)以及在第二金屬化層中形成多個第二自加熱結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，形成所述多個第一自加熱結(jié)構(gòu)包括形成沿第一方向定向的所述多個第一自加熱結(jié)構(gòu)，以及其中形成所述多個第二自加熱結(jié)構(gòu)包括形成沿第二方向定向的所述多個第二自加熱結(jié)構(gòu)，所述第二方向與所述第一方向不同或者相同。優(yōu)選地，形成所述至少一個有源電結(jié)構(gòu)包括在第三金屬化層中形成所述至少一個有源電結(jié)構(gòu)，以及其中將所述第三金屬化層設(shè)置在所述第一金屬化層和所述第二金屬化層之間。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種測試半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括提供工件，金屬化層設(shè)置在所述工件上方以及所述工件具有形成在其中的有源電結(jié)構(gòu)，所述工件進(jìn)一步包括至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，被設(shè)置為鄰近所述有源電結(jié)構(gòu)；向所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)施加電壓，加熱所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)；以及對所述有源電結(jié)構(gòu)實施至少一次電測試。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括通過所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)測量電流，以及根據(jù)通過所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)所測量的電流量來確定在所述有源電結(jié)構(gòu)附近所產(chǎn)生的熱量。優(yōu)選地，其中，使用等式I來確定產(chǎn)生的所述熱量等式I :R = Vh/Ih ;其中，Vh是施加至所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的電壓，R是所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的電阻，以及Ih是通過所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)所測量的電流，其中所述電阻R的改變指示所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的溫度。優(yōu)選地，實施所述至少一次電測試包括實施至少一次晶圓驗收測試(WAT)。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括連續(xù)地將所述電壓施加至所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，同時對所述有源電結(jié)構(gòu)實施所述至少一次電測試。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括不連續(xù)地向所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)施加所述電壓，同時對所述有源電結(jié)構(gòu)實施所述至少一次電測試。優(yōu)選地，施加所述電壓包括施加大約15伏特或更小的電壓。


為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)勢，現(xiàn)在將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考，其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例包括電容的有源電結(jié)構(gòu)和自加熱結(jié)構(gòu)的俯視圖，該自加熱結(jié)構(gòu)被設(shè)置為鄰近同一金屬化層內(nèi)的有源電結(jié)構(gòu)；圖2示出了圖I中所示的半導(dǎo)體器件的部分的橫截面圖；圖3示出了根據(jù)另一實施例的包括電氣布線或者電阻器的有源電結(jié)構(gòu)和設(shè)置為鄰近該有源電結(jié)構(gòu)的在相鄰的金屬化層中的自加熱結(jié)構(gòu)的透視圖；圖4示出了圖3中所示的半導(dǎo)體器件的部分的橫截面圖；圖5示出了另一實施例的透視圖，其中，在相鄰的金屬化層中形成有源電結(jié)構(gòu)和自加熱結(jié)構(gòu)；
圖6示出了根據(jù)另一實施例的包括MOS晶體管的有源電結(jié)構(gòu)的示意圖，該MOS晶體管具有鄰近多個晶體管端子的自加熱結(jié)構(gòu)；圖7示出了實施例的透視圖，其中，在兩個金屬化層中形成多個自加熱結(jié)構(gòu)并且在這兩個金屬化層之間的金屬化層中形成有源電結(jié)構(gòu)；以及圖8是示出利用本發(fā)明的實施例的新式自加熱結(jié)構(gòu)測試半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。除非另有說明，不同附圖中的相應(yīng)數(shù)字和符號通常指相應(yīng)部件。為了清楚地示出實施例的相關(guān)方面繪制附圖而不必按比例進(jìn)行繪制。
具體實施例方式下面，詳細(xì)討論本發(fā)明各實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許 多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用的創(chuàng)造性的概念。所討論的具體實施例僅僅示出制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的實施例涉及半導(dǎo)體器件的制造并且涉及半導(dǎo)體器件的測試。這里將描述具有內(nèi)置的片上自加熱結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件、其制造方法、和使用新的自加熱結(jié)構(gòu)的測試方法。首先，參考圖1，示出了包括有源電結(jié)構(gòu)102a/102b的半導(dǎo)體器件100的俯視圖。例如，這里用術(shù)語“有源電結(jié)構(gòu)”來描述在器件100的正常運行和/或測試期間在半導(dǎo)體器件100中具有有源功能的結(jié)構(gòu)。在圖I和圖2中示出的實施例中的有源電結(jié)構(gòu)102a/102b包括電容器。電容器包括兩個電容器極板102a和102b，形成在多個互連梳狀或指狀結(jié)構(gòu)中。在同一金屬化層Ml中，將自加熱結(jié)構(gòu)110設(shè)置為鄰近有源電結(jié)構(gòu)102a和102b。例如，金屬化層Ml可以包括在后道工序(BEOL)過程中所形成的金屬層?？蛇x地，有源電結(jié)構(gòu)102a/102b和自加熱結(jié)構(gòu)110可以在半導(dǎo)體器件100的其他金屬化層M2，M3……Mx (圖I中未示出)中形成。第一節(jié)點104與電容器極板102a的一端相連，并且第二節(jié)點106與有源電結(jié)構(gòu)102a/102b的電容器極板102b的一端相連。如所示的，第一節(jié)點112也與自加熱結(jié)構(gòu)110的端部相連，并且第二節(jié)點114與自加熱結(jié)構(gòu)110的相對端相連。例如，節(jié)點104、106、112以及114可以連接到或者可以包括半導(dǎo)體器件100的表面上的接觸件，使得這些接觸件便于電測試和施加電壓/電流。可以通過向自加熱結(jié)構(gòu)110的節(jié)點112和114施加電壓Vh來加熱自加熱結(jié)構(gòu)110，這導(dǎo)致電流Ih流經(jīng)自加熱結(jié)構(gòu)110并且加熱該自加熱結(jié)構(gòu)110。施加在第一節(jié)點112和第二節(jié)點114上的電壓Vh通過電流Ih流動在自加熱結(jié)構(gòu)110中產(chǎn)生熱量。由于自加熱結(jié)構(gòu)110與有源電結(jié)構(gòu)102a/102b相鄰，所以也加熱有源電結(jié)構(gòu)102a/102b，并且可以使用節(jié)點104和106對有源電結(jié)構(gòu)102a/102b進(jìn)行測試，同時加熱自加熱結(jié)構(gòu)110或者同時在加熱之后，允許自加熱機(jī)構(gòu)110冷卻。優(yōu)選地，可以進(jìn)行的測試包括晶圓驗收測試(WAT)，使得不需要對于半導(dǎo)體器件100處于的晶圓進(jìn)行外部WAT，(例如，需要裝載晶圓和較長的生產(chǎn)時間)，在制造工藝流程中節(jié)省時間，因此提供較大的成本節(jié)約。圖2示出了圖I中所示的半導(dǎo)體器件100的部分的橫截面圖。為了制造半導(dǎo)體器件100，提供工件120。例如，工件120可以包括半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底包括硅或其他的半導(dǎo)體材料，并且可以被絕緣層覆蓋。工件120也可以包括其他有源部件或電路(未示出)。例如，工件120可以包括在單晶硅上方的二氧化硅。工件120可以包括其他導(dǎo)電層或者其他半導(dǎo)體元件，例如晶體管、二極管等。可以使用諸如GaAs、InP、Si/Ge、或者SiC的化合物半導(dǎo)體來代替硅。例如，工件120可以包括絕緣體上硅(SOI)襯底或絕緣體上鍺(GOI)襯底。工件120可以包括形成其上方的一個或多個電路層和/或電子功能件(electricalfunction)，并且可以包括例如，導(dǎo)線、通孔、電容器、二極管、晶體管、電阻器、電感器、和/或其他在前道工序(FEOL)過程中所形成的其他電子元件(未示出)。可以在半導(dǎo)體器件100的上金屬化層的BEOL中形成本發(fā)明的實施例的新式自加熱結(jié)構(gòu)110。為了形成金屬化層M1，例如，可以沉積絕緣材料122，并且使用光刻技術(shù)通過用于有源電結(jié)構(gòu)102a/102b和自加熱結(jié)構(gòu)110的圖案來圖案化該絕緣材料。然后，在絕緣材料122上方沉積包括一種或多種金屬的導(dǎo)電材料來填充圖案。例如，導(dǎo)電材料可以包括銅、銅合金、或其他金屬。例如，使用一次或多次化學(xué)機(jī)械拋光工藝和/或蝕刻工藝從絕緣 材料122上方去除多余的導(dǎo)電材料，在單鑲嵌工藝中形成有源電結(jié)構(gòu)102a/102b和自加熱結(jié)構(gòu)110。也可以通過使用光刻技術(shù)沉積導(dǎo)電材料并圖案化導(dǎo)電材料使用減少蝕刻工藝來形成有源電路結(jié)構(gòu)102a/102b和自加熱結(jié)構(gòu)110。然后，在有源電結(jié)構(gòu)102a/102b和自加熱結(jié)構(gòu)110之間形成絕緣材料122。可選地，可以使用其他方法在工件120上方形成有源電結(jié)構(gòu)102a/102b和自加熱結(jié)構(gòu)110。此外，雖然示出了用于形成自加熱結(jié)構(gòu)的金屬化層，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到可以使用其他層，該其他層包括但不限于在多晶硅層中形成自加熱結(jié)構(gòu)。在圖I和圖2中僅僅示出了一個與有源電結(jié)構(gòu)102a/102b相鄰的自加熱結(jié)構(gòu)110 ；可選地，可以形成與有源電結(jié)構(gòu)102a/102b相鄰的兩個或多個自加熱結(jié)構(gòu)110(本文中要進(jìn)行進(jìn)一步描述)。鄰近其他類型的有源電結(jié)構(gòu)102的半導(dǎo)體器件100可以包括本發(fā)明的實施例的自加熱結(jié)構(gòu)110，在圖3至圖7中示出了其實例。將用于描述圖I和圖2的相同的標(biāo)號用于圖3至圖7中的各種元件。為了避免重復(fù)，圖3至圖7中所示的每個參考標(biāo)號此處不再詳細(xì)描述。更確切地說，將類似的材料100、102、104等用于描述如用于描述圖I和圖2的所示的各種材料層和元件。例如，圖3示出了有源電結(jié)構(gòu)102以及兩個自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb的透視圖，其中，有源電結(jié)構(gòu)102包括在半導(dǎo)體器件100的金屬化層Ml中所形成的電氣布線或電阻，相鄰的金屬化層M2中，兩個自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb設(shè)置為與該有源電結(jié)構(gòu)102鄰近。圖4示出了圖3中所示的半導(dǎo)體器件100的部分的橫截面圖。在圖3中僅示出了兩個自加熱結(jié)構(gòu)I IOa和IlOb ;然而根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以在半導(dǎo)體器件100的一個或多個金屬化層M2、M3、Mx中形成多個(例如，數(shù)十個或者數(shù)百個)或者更多的自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和110b。在一些實施例中，可以將自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb的多部分連接至有源電結(jié)構(gòu)102。例如，如圖3和圖4所示，可以使用任選的通孔124a和124b，從而將自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb分別電連接至以及熱連接至下層的有源電結(jié)構(gòu)102。通孔124a和124b便于將熱量傳遞到測試的有源電結(jié)構(gòu)102。例如，可以使用單鑲嵌工藝或者雙鑲嵌工藝來形成通孔124a和124b。金屬化層Ml包括在絕緣材料122a中形成的有源電結(jié)構(gòu)102。通孔層Vl包括在絕緣材料122b中所形成的通孔124a和124b，并且金屬化層M2包括在絕緣材料122c中所形成的自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和110b(圖中不可見)。
在形成通孔124a和124b以及自加熱結(jié)構(gòu)I IOa和IlOb的雙鑲嵌工藝中，在金屬化層Ml中形成有源電結(jié)構(gòu)102和絕緣材料122a之后，將絕緣材料122b沉積在絕緣材料122a和有源電結(jié)構(gòu)102上方?？梢栽诮^緣材料122b上方形成任選的蝕刻停止層(未示出)，并且在絕緣材料122b上方形成絕緣材料122c。同時(或者在兩個單獨的圖案化步驟中)通過用于金屬化層Vl中的通孔124a和124b的圖案以及用于金屬化層M2中的自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb的圖案來圖案化絕緣材料122b和絕緣材料122c。然后，用導(dǎo)電材料填充這兩個圖案化的絕緣材料122b和122c，在金屬化層Vl中形成通孔124a和124b，以及在金屬化層M2中形成自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和110b。使用一次或多次CMP工藝和/或蝕刻工藝從絕緣材料122c上方去除多余的導(dǎo)電材料。可選地，還可以使用三次單鑲嵌工藝、三次單減少蝕刻工藝或者其他方法來形成三個金屬化層Ml、Vl以及M2。可以通過在節(jié)點112a和114a以及112b和114b上分別施加電壓Vhl和Vh2來加熱自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb0例如，通過絕緣金屬化層122b，也通過通孔124a和124b (如果結(jié)構(gòu)中包括的話)，將熱量傳遞給有源電結(jié)構(gòu)102。在一些實施例中，可以持續(xù)地將電壓Vhl 和Vh2施加在自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb上，同時對于有源電結(jié)構(gòu)102實施電測試，在測試過程中保持加熱自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb并且還加熱有源電結(jié)構(gòu)102。如果在半導(dǎo)體器件100中包括通孔124a和124b，則在一些實施例中，對自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb加熱一預(yù)定時間來達(dá)到理想的溫度,并且然后,從自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb的節(jié)點112a和114a以及112b和114b去除電壓Vhl和Vh2或者斷開電壓Vhl和Vh2。然后，例如，使用節(jié)點104和106對有源電結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb進(jìn)行例如WAT的電測試。例如，從自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb上去除電壓Vhl和Vh2可以降低或者防止電壓Vhl和Vh2以及電流Ihl和Ih2干擾電測試。圖5示出了另一個實施例的透視圖，其中，在相鄰的金屬化層Mx和Mx+1中形成有源電結(jié)構(gòu)102a、102b以及102c和自加熱結(jié)構(gòu)IlOaUlOb以及110c。在本實施例中，有源電結(jié)構(gòu)102包括三個包括導(dǎo)線段的有源電結(jié)構(gòu)102a、102b以及102c。通過通孔124a、124b以及124c將三個自加熱結(jié)構(gòu)IlOaUlOb以及IlOc分別連接至有源電結(jié)構(gòu)102a、102b以及102c。可以使用節(jié)點(圖5中未示出；見圖I和圖3)，從而在自加熱結(jié)構(gòu)IlOaUlOb以及IIOc上施加電壓Vh并且在有源電結(jié)構(gòu)102a、102b以及102c中產(chǎn)生熱量。與在其他實施例中一樣，在金屬化層凡和凡+1中形成有源電結(jié)構(gòu)102a、102b以及102c和自加熱結(jié)構(gòu)110a、IlOb以及110c，其中金屬化層Mx和Mx+1是半導(dǎo)體器件100中的通過通孔層Vx分離的相鄰金屬化層,其中在通孔層Vx中形成任選的通孔124a、124b以及124c。例如，金屬化層Mx和Μχ+ι可以包括本實施例的和這里所述的其他實施例的半導(dǎo)體器件100中的任何金屬化層。雖然所說明的實施例示出了在相鄰金屬化層中所形成的自加熱結(jié)構(gòu)，但是在其他預(yù)期實施例中，假如自加熱結(jié)構(gòu)足夠接近從而允許通過中間層或多個中間層將熱量從自加熱結(jié)構(gòu)有效地傳遞給有源電結(jié)構(gòu)，可以在金屬化層中形成自加熱結(jié)構(gòu)，該金屬化層通過一層或多層從有源電結(jié)構(gòu)上去除。圖6示出了有源電結(jié)構(gòu)102的示意圖，其中有源電結(jié)構(gòu)102包括具有自加熱結(jié)構(gòu)IlOaUlOb以及IlOc的MOS晶體管，自加熱結(jié)構(gòu)IlOaUlOb以及IlOc與多個晶體管的端子或節(jié)點104、106以及130相鄰。在本實施例中，自加熱結(jié)構(gòu)IlOaUlOb以及IlOc可以在與包括有源電結(jié)構(gòu)102的MOS晶體管的部分形成在其中的金屬化層相鄰的金屬化層中形成。
圖7示出了實施例的透視圖，其中，分別在兩個金屬化層Mz和Mx中形成多個第一自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和多個第二自加熱結(jié)構(gòu)110b。在設(shè)置在金屬化層Mz和Mx之間的金屬化層My中形成有源電結(jié)構(gòu)102。多個第一自加熱結(jié)構(gòu)IlOa定向為第一方向132(例如縱向)，以及多個第二自加熱結(jié)構(gòu)IlOb定向為第二方向134。在所示的實施例中，第二方向134與第一方向132不同。例如,第二方向134可以基本上與第一方向132垂直。在其他實施例中，第二方向134可以基本上與第一方向132相同(未示出)。例如，優(yōu)選地，圖7中所示的結(jié)構(gòu)通過在有源電結(jié)構(gòu)102上方和下方的自加熱結(jié)構(gòu)IlOa和IlOb的平行線提供均勻加熱來提供有源電結(jié)構(gòu)102的均勻加熱。如圖3至圖7所示，這里描述的新的自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、110b以及IlOc可以包括具有基本直線形狀的導(dǎo)電金屬線。如圖I所示，自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、IIOb以及IlOc也可以包括具有彎曲形狀的導(dǎo)電金屬線?？蛇x地，自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、110b以及IlO c可以包括其他形狀和結(jié)構(gòu)。圖8是利用本發(fā)明的實施例的新式自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、110b以及IlOc測試半導(dǎo)體器件100的方法的流程圖。首先，提供包括至少一個有源電結(jié)構(gòu)102和至少一個自加熱結(jié)構(gòu)110的工件120 (步驟142)。在至少一個自加熱結(jié)構(gòu)110上施加電壓Vh (步驟144)，加熱至少一個自加熱結(jié)構(gòu)110。然后對于有源電結(jié)構(gòu)102進(jìn)行一次電測試(或多次電測試)(步驟146)。在一些實施例中，施加給自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、110b或IlOc的節(jié)點112、112a、112b、112c、114、114a、114b以及114c的電壓Vh、Vhl以及Vh2的量可以包括大約I伏特。可選地，在一些實施例中，根據(jù)本申請和半導(dǎo)體器件100，施加的電壓Vh、Vhl以及Vh2的量可以包括其他值，例如大約15伏特或者更小。在一些實施例中，可以通過自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、110b或者IlOc來測量電流Ih、Ihl、以及Ih2，并且可以通過自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、I IOb或者IlOc所測量的電流Ih、Ihl以及Ih2的量來確定在有源電結(jié)構(gòu)102、102a、或者102b附近所產(chǎn)生的熱量?？梢允褂玫仁絀來確定產(chǎn)生的熱量等式I R = Vh/Ih ；其中，Vh是施加給自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、IIOb或者IlOc的電壓，R是自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、110b或者IlOc的電阻，以及Ih是通過自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、IlOb或者IlOc所測量的電流。電阻R的變化指示自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、110b或者IlOc的溫度。例如，在室溫測量中的電阻值R的改變量Λ R指示自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、IIOb或者IlOc以及諸如有源電結(jié)構(gòu)102、102a或者102b的周圍結(jié)構(gòu)的溫度。本發(fā)明的實施例的優(yōu)勢包括通過在制造位置或者探測區(qū)域進(jìn)行WAT來消除或者減少在實驗室、無塵室裝置或者測試設(shè)備中對半導(dǎo)體器件100和晶圓的WAT的需要。可以在例如125攝氏度的溫度下進(jìn)行用于可靠性壽命測試的高溫WAT，而不必在WAT工具中改變WAT探針卡或者提高溫度。新的自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、110b以及IlOc在低溫環(huán)境和例如溫度為25攝氏度左右的常溫環(huán)境也是可用的。此外，提高了每小時晶圓產(chǎn)出量(WPH)統(tǒng)計數(shù)字，獲得改善和更高的產(chǎn)量。在現(xiàn)有的測試和制造工藝流程中容易實施這里描述的新式測試方法和半導(dǎo)體器件100的制造方法。本發(fā)明的實施例包括半導(dǎo)體器件及其制造方法，該半導(dǎo)體器件具有包括在其中的新式自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、110b以及110c。實施例也包括使用這里描述的新式自加熱結(jié)構(gòu)110、110a、IIOb以及IlOc測試半導(dǎo)體器件100的方法。在一個實施例中，半導(dǎo)體器件包括工件；有源電結(jié)構(gòu)，被設(shè)置在工件上方；以及至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，被設(shè)置為鄰近有源電結(jié)構(gòu)。在另一個實施例中，制造半導(dǎo)體器件的方法包括提供工件；以及在工件上方形成至少一個有源電結(jié)構(gòu)。與至少一個有源電結(jié)構(gòu)相鄰地形成有至少一個自加熱結(jié)構(gòu)。在又一個實施例中，測試半導(dǎo)體器件的方法包括提供工件，金屬化層被設(shè)置在工件上方并且該工件具有形成在內(nèi)部的有源電結(jié)構(gòu)。工件包括至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，其被設(shè)置為鄰近有源電結(jié)構(gòu)。測試方法包括將電壓施加給至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，加熱至少一個自加熱結(jié)構(gòu)以及對于有源電結(jié)構(gòu)進(jìn)行至少一次電測試。
盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解，這里描述的特征、功能、工藝以及材料可以變化，同時保持在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，本申請的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，通過本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造，材料組分、裝置、方法或步驟根據(jù)本發(fā)明可以被使用。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該包括在這樣的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件包括 工件； 有源電結(jié)構(gòu)，被設(shè)置在所述工件上方；以及 至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，被設(shè)置為鄰近所述有源電結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述有源電結(jié)構(gòu)設(shè)置在金屬化層中，并且所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述金屬化層中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述有源電結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一金屬化層中，并且其中所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在第二金屬化層中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第二金屬化層與所述第一金屬化層相鄰。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的多部分與所述有源電結(jié)構(gòu)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的與所述有源電結(jié)構(gòu)連接的所述多部分包括通孔層中的通孔，所述通孔層被設(shè)置在所述第一金屬化層和所述第二金屬化層之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括第一節(jié)點，與所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的第一端連接；以及第二節(jié)點，與所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)的第二端連接，其中，施加在第一節(jié)點和第二節(jié)點上的電壓在所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生熱量。
8.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 提供工件； 在所述工件上方形成至少一個有源電結(jié)構(gòu)；以及 形成至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)鄰近所述至少一個有源電結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，形成所述至少一個有源電結(jié)構(gòu)包括形成電容器、電阻器、導(dǎo)線、導(dǎo)線段、或者晶體管。
10.一種測試半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 提供工件，金屬化層設(shè)置在所述工件上方以及所述工件具有形成在其中的有源電結(jié)構(gòu)，所述工件進(jìn)一步包括至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，被設(shè)置為鄰近所述有源電結(jié)構(gòu)； 向所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)施加電壓，加熱所述至少一個自加熱結(jié)構(gòu)；以及 對所述有源電結(jié)構(gòu)實施至少一次電測試。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有自加熱結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件、其制造方法以及測試方法。在一個實施例中，半導(dǎo)體器件包括工件；有源電結(jié)構(gòu)，被設(shè)置在該工件上方；以及至少一個自加熱結(jié)構(gòu)，被設(shè)置為與該有源電結(jié)構(gòu)相鄰。
文檔編號G01R31/26GK102969301SQ20111042253
公開日2013年3月13日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者柯家洋, 邱盈翰, 王琳松 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司