一種tddb的測試結(jié)構(gòu)及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種TDDB的測試結(jié)構(gòu)及測試方法，所述測試結(jié)構(gòu)包括：測試單元、電阻陣列單元以及控制單元；其中，所述測試單元位于所述電阻陣列單元的上方，且兩者之間設置有金屬介質(zhì)層，所述電阻陣列單元和所述控制單元串聯(lián)后與所述測試單元并聯(lián)設置于第一連接端和第二連接端之間；通過在所述第一連接端和第二連接端之間施加不同的電壓，所述控制單元控制所述電阻陣列單元處于工作的應力狀態(tài)或不工作的測量狀態(tài)，通過所述兩種狀態(tài)來評價由所述電阻陣列單元的焦耳熱對所述金屬介質(zhì)層電擊穿性能的影響，真實模擬了真實集成電路中工作時電阻焦耳熱對金屬介質(zhì)層可靠性的影響。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能評價焦耳熱效應引起的TDDB性能的弊端，提高了器件提高器件的性能和良率的檢測能力。
【專利說明】一種了 1)08的測試結(jié)構(gòu)及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種1008的測試結(jié)構(gòu)及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，芯片上將集成更多器件，芯片也將采用更快的速度。在這些要求的推進下，器件的幾何尺寸將不斷縮小，在芯片的制造工藝中不斷采用新材料、新技術(shù)和新的制造工藝。這些改進對于單個器件的壽命影響非常大，可能造成局部區(qū)域的脆弱性增加、功率密度的提高、器件的復雜性增加以及引入新的失效機制，同時較小的容錯空間意味著壽命問題必須在設計的一開始就必須考慮，并且在器件的開發(fā)和制造過程中一直進行監(jiān)控和測試，一直到最終產(chǎn)品的完成。
[0003]伴隨超大規(guī)模集成電路(1111:1?80&16 1111:6^1-81:6(111131)尺寸的不斷縮小，半導體器件103中的柵極介電層尺寸也不斷的縮小，以獲得更高的性能，當在器件上加恒定的電壓，使器件處于積累狀態(tài)經(jīng)過一段時間后，器件中的介電層就會擊穿，特別是金屬介質(zhì)層(丨社一廣郵仏丨-也一丨一^廿丨⑶，110)會被擊穿,這期間經(jīng)歷的時間就是在該條件下的壽命，也就是一般所說的與時間相關(guān)電介質(zhì)擊穿(丨丨郵(161)611(16111: (1161601:1-10匕一成如虹!，11)08),在后段制程(1116 611(1 0？ 11116，8201)中，所述了008是衡量所述金屬介質(zhì)層110)以及所述半導體器件穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。
[0004]其中，所述頂0的1008性能溫度越高時越差，所述頂0越容易被擊穿，因此隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，高電阻焦耳熱效應(^01116 11681:1118成為影響110的1008性能以及器件性能的關(guān)鍵因素。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中有器件中1008性能的測試結(jié)構(gòu)，如圖1所示，在所述結(jié)構(gòu)中包括至少兩個測試件，其中至少一第一測試件101呈梳狀結(jié)構(gòu)；至少一第二測試件102呈梳狀結(jié)構(gòu)或者蛇形彎曲結(jié)構(gòu)，并且所述兩個測試件相對交錯設置，并與所述有源區(qū)相連接；優(yōu)選方式為包含兩梳狀結(jié)構(gòu)的測試件，每個測試件具有多個導電梳齒。其測試方法為:在應力狀態(tài)下，所述第一測試件101施加應力電壓，所述第二測試件102接地，在測量狀態(tài)下，所述第一測試件101施加電壓乂叩，所述第二測試件102接地，通過所述兩中狀態(tài)來評價器件的1008性能，但是該測試結(jié)構(gòu)不能評價由于高電阻焦耳熱效應(^01116 11681:1118引起的1008性能的衰退。
[0006]因此，隨著半導體器件縮小，高電阻焦耳熱效應(^01116 11681:11186^601:)對1008性能影響越來越大，但是現(xiàn)有技術(shù)中的測試結(jié)構(gòu)并不能很好的評價高電阻
焦耳熱效應(101116 116^1118 6^60^)對1008性能的影響，所以需要對現(xiàn)有技術(shù)中的測試結(jié)構(gòu)進行改進，以解決上述問題，提高器件的性能和良率的檢測能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。
[0008]本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種1008的測試結(jié)構(gòu)，包括:測試單元、電阻陣列單元以及控制單元；其中，所述測試單元位于所述電阻陣列單元的上方，且兩者之間設置有金屬介質(zhì)層，所述電阻陣列單元和所述控制單元串聯(lián)后與所述測試單元并聯(lián)設置于第一連接端和第二連接端之間；
[0009]通過在所述第一連接端和第二連接端之間施加不同的電壓，所述控制單元控制所述電阻陣列單元處于工作的應力狀態(tài)或不工作的測量狀態(tài)，通過所述兩種狀態(tài)來評價由所述電阻陣列單元的焦耳熱對所述金屬介質(zhì)層電擊穿性能的影響，真實模擬了真實集成電路中工作時電阻焦耳熱對金屬介質(zhì)層可靠性的影響。作為優(yōu)選，所述控制單元為二極管或者皿
[0010]作為優(yōu)選，所述電阻陣列單元與所述控制單元串聯(lián)后與所述第二連接端相連，所述電阻陣列單元的另一端與所述第一連接端相連。
[0011]作為優(yōu)選，所述電阻陣列單元與所述二極管的正極相連，所述二極管的負極與所述第二連接端相連。
[0012]作為優(yōu)選，所述電阻陣列單元與所述103的源極和柵極相連，所述103的漏極與所述第二連接端相連。
[0013]作為優(yōu)選，所述測試單元包含設置于同一平面的兩梳狀結(jié)構(gòu)的測試件，每個測試件具有多個導電梳齒，所述導電梳齒相互交錯，形成梳狀對梳狀的測試組件。
[0014]作為優(yōu)選，所述測試單元包含設置于同一平面的一個梳狀結(jié)構(gòu)的測試件和一個蛇形彎曲結(jié)構(gòu)的測試件，兩測試件相對設置，所述梳狀結(jié)構(gòu)測試件具有多個導電梳齒，所述蛇形彎曲的測試件彎曲環(huán)繞所述導電梳齒，所述導電梳齒嵌于所述蛇形彎曲的測試件中。
[0015]作為優(yōu)選，所述測試單元包含位于上下兩平面中的兩個測試件，所述兩個測試件結(jié)構(gòu)相同且上下對準重疊設置，所述兩個測試件為梳狀結(jié)構(gòu)或蛇形彎曲。
[0016]作為優(yōu)選，所述測試件的一端分別設置有金屬端子，用于連接所述第一連接端和所述第二連接端。
[0017]作為優(yōu)選，所述電阻陣列單元包括平行設置于同一平面的第一連接線和第二連接線，以及豎直設置于第一連接線和第二連接線之間的多條彼此相互隔離的電阻線。
[0018]作為優(yōu)選，所述電阻線的尺寸與所述測試單元中的梳齒或者蛇形彎曲的測試件的尺寸相同。
[0019]作為優(yōu)選，所述電阻陣列單元選用的材料為多晶硅、11^或I抓。
[0020]作為優(yōu)選，通過改變所述電阻陣列單元中所述電阻線的長寬比，來對所述長寬比的依賴性進行評價。
[0021]作為優(yōu)選，在所述第一連接端和第二連接端之間施加不同的電壓時的連接方式為:
[0022]所述第一連接端連接應力電壓，所述第二連接端接地，或者所述第一連接端接地，所述第二連接端連接應力電壓。
[0023]本發(fā)明還提供了一種上述的測試結(jié)構(gòu)的測試方法，包括:
[0024]步驟I在所述測試單元、所述電阻陣列單元以及控制單元上施加正向電壓，所述測試結(jié)構(gòu)處于應力狀態(tài)，此時所述電阻陣列單元正常工作；
[0025]步驟6:在所述測試單元、所述電阻陣列單元以及控制單元上施加反向電壓，所述測試結(jié)構(gòu)處于測量狀態(tài)，此時所述電阻陣列單元無法工作；
[0026]步驟0:通過上述兩個狀態(tài)來評價由焦耳熱效應引起的與時間相關(guān)電介質(zhì)擊穿性倉泛。
[0027]作為優(yōu)選，所述步驟3中，所述第一連接端連接應力電壓，所述第二連接端接地。
[0028]作為優(yōu)選，所述步驟6中，所述第一連接端接地，所述第二連接端連接應力電壓接地。
[0029]在本發(fā)明中所述測試結(jié)構(gòu)包括平行并且間隔設置的金屬測試單元和電阻陣列單，其中，所述電阻陣列單和所述控制單元串聯(lián)后與所述金屬測試單元并聯(lián)設置；通過控制單元控制所述電阻陣列單分別處于工作的應力狀態(tài)和和不工作的測量狀態(tài)，通過所述兩種狀態(tài)來評價由焦耳熱效應引起的與時間相關(guān)電介質(zhì)擊穿性能，不再需要額外的焊盤或者測試結(jié)構(gòu)，使整個測試結(jié)構(gòu)更加簡單，而且解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能評價焦耳熱效應引起的1008性能的弊端，提聞了器件提聞器件的性能和良率的檢測能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0031]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中評價1008的測試結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖23-26為本發(fā)明一【具體實施方式】中評價1008的測試結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0033]圖33-36為本發(fā)明一【具體實施方式】中評價測試單元和電阻陣列單的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖48-4(1為本發(fā)明一【具體實施方式】中所述測試結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
【具體實施方式】
[0035]在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。
[0036]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的描述，以說明本發(fā)明所述丁008的測試結(jié)構(gòu)。半導體器件測試結(jié)構(gòu)以及測試方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限于半導體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0037]應予以注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施例，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式。此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0038]現(xiàn)在，將參照附圖更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例。然而，這些示例性實施例可以多種不同的形式來實施，并且不應當被解釋為只限于這里所闡述的實施例。應當理解的是，提供這些實施例是為了使得本發(fā)明的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施例的構(gòu)思充分傳達給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見，夸大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標記表示相同的元件，因而將省略對它們的描述。
[0039]本發(fā)明提供了一種1008的測試結(jié)構(gòu)，包括:
[0040]測試單元、電阻陣列單元以及控制單元；其中，所述測試單元位于所述電阻陣列單元的上方，且兩者之間設置有金屬介質(zhì)層，所述電阻陣列單元和所述控制單元串聯(lián)后與所述測試單元并聯(lián)設置于第一連接端和第二連接端之間；
[0041]通過在所述第一連接端和第二連接端之間施加不同的電壓，所述控制單元控制所述電阻陣列單元處于工作的應力狀態(tài)或不工作的測量狀態(tài)，通過所述兩種狀態(tài)來評價由所述電阻陣列單元的焦耳熱效應引起的所述金屬介質(zhì)層的與時間相關(guān)電介質(zhì)擊穿性能。
[0042]其中，所述電阻陣列單元在所述測試結(jié)構(gòu)中作為加熱線，用來模擬器件中所述半導體器件中真實工作的加熱環(huán)境，在該加熱環(huán)境下對器件金屬介質(zhì)層的了008性能造成影響，通過所述兩種狀態(tài)來評價由所述電阻陣列單元的焦耳熱對所述金屬介質(zhì)層電擊穿性能的影響，真實模擬了真實集成電路中工作時電阻焦耳熱對金屬介質(zhì)層可靠性的影響。
[0043]作為優(yōu)選，所述控制單元為二極管或者103。
[0044]因此，所述測試單元和所述電阻陣列單元上下設置，并且所述測試單元和所述電阻陣列單元之間設置有金屬介質(zhì)層，作為優(yōu)選，所述測試單元和所述電阻陣列單元平行相對設置。
[0045]作為優(yōu)選，盡量減小測試單元和所述電阻陣列單元之間距離，以加強所述電阻陣列單元對所述測試單元的焦耳加熱效應(101116 11681:1118)，同時為了進一步提高測試的準確性，所述測試單元中組件中測試線“60 11=6)和所述電阻陣列單元中電阻線(用來做為加熱線，卜6社1叩11116)的尺寸相同，具體地所述電阻陣列單元中加熱豎條與所述測試單元中的梳齒的尺寸相同，在下文中會結(jié)合附圖對所述結(jié)構(gòu)和尺寸作進一步的說明。
[0046]其中，所述測試單元包括至少兩個測試件，其中至少一第一測試件呈梳狀結(jié)構(gòu)；至少一第二測試件呈梳狀結(jié)構(gòu)或者蛇形彎曲結(jié)構(gòu)，并且所述兩個測試件相對交錯設置。
[0047]首先，第一種測試單元包含兩梳狀結(jié)構(gòu)的測試件，如圖23所示，每個測試件具有多個導電梳齒，所述兩個梳狀結(jié)構(gòu)的測試件位于同一平面上，所述兩個測試件的導電梳齒相對設置并且相互交錯，形成測試組件。
[0048]如圖％所示，所述測試結(jié)構(gòu)由至少兩個導電的梳狀結(jié)構(gòu)的測試件形成，每個梳狀結(jié)構(gòu)均由橫杠以及梳齒組成，并且所述兩個導電的梳狀結(jié)構(gòu)相對設置，其中的梳齒相互交錯但不接觸，形成梳狀和梳狀交錯(&311113 1:0 0011113 8廿11。1:111~6 )結(jié)構(gòu)，具體地，所述測試單元中包括由第一導電梳狀結(jié)構(gòu)201由第一橫杠和位于所述第一橫杠上的第一導電梳齒206組成，第二導電梳狀結(jié)構(gòu)202由第二橫杠和位于所述第二橫杠上的第二導電梳齒207組成，所述第一導電梳齒206和第二導電梳齒207相互交錯,所述第一導電梳齒206和第二導電梳齒207的數(shù)目可以根據(jù)實際情況進行設置，并不局限于某一數(shù)值范圍，本發(fā)明的圖示僅僅是示例性的。
[0049]在第二種測試單元中包含位于同一平面的一個梳狀結(jié)構(gòu)的測試件和一個蛇形彎曲的測試件，兩測試件相對設置，所述梳狀結(jié)構(gòu)測試件具有多個導電梳齒，所述蛇形彎曲的測試件彎曲環(huán)繞所述導電梳齒，所述導電梳齒嵌于所述彎曲中。
[0050]具體地，如圖33所示，在該圖中示出所述測試單元，所述測試單元為梳狀結(jié)構(gòu)301和蛇形彎曲(0011113 1:0 8611)6111: 1116 ) 302形成的檢測結(jié)構(gòu)，其中所述梳狀結(jié)構(gòu)301和第一種測試單元中相同，由橫杠以及梳齒組成，并且每個梳齒均通過通孔與下方的有源區(qū)形成電連接；其中所述蛇形彎曲302的測試件由導電層彎曲設置，如圖％中所示，所述導電層在彎曲過程中環(huán)繞所述導電梳齒，例如在彎曲過程中在左右方向上形成彎曲的凸起和凹陷，其中，所述蛇形彎曲中的凹陷將所述梳狀結(jié)構(gòu)的梳齒包含，所述導電梳齒嵌于所述蛇形彎曲的測試件中。
[0051]上述所述測試單元中所述兩測試件設置于同一平面中，所述測試單位選用金屬材料，為金屬層11，作為另外一種實施方式，該兩測試件還可以上下是設置于不同平面中，在該實施方式中所述兩個測試件結(jié)構(gòu)相同且上下對準重疊設置，并且所述兩個測試件之間并不接觸，兩測試件之間具有一定間隔所述兩個測試件為梳狀結(jié)構(gòu)或蛇形彎曲，所述梳狀結(jié)構(gòu)或蛇形彎曲與同一平面中的結(jié)構(gòu)相同。
[0052]所述兩測試件仍相對、交錯設置，其設置方法可以參照位于同一平面的設置方式。
[0053]其中，所述電阻陣列單元包括設置于同一平面的第一連接線和第二連接線第一連接線和第二連接線，所述電阻陣列單還包括設置于第一連接線和第二連接線之間的多條彼此相互隔離的豎直設置的電阻線，其在工作狀態(tài)下能產(chǎn)生大量的熱，引起焦耳加熱效應(101116 11681:1118 6打)，通過并通過所述測試結(jié)構(gòu)進行評價和分析所述焦耳加熱效應001116 11681:1118一打一⑶)引起的1008性能的衰退。具體地，如圖36所示，所述電阻陣列單包括設置的第一連接線205和第二連接線203以及位于所述第一連接線和第二連接線之間的電阻線204，其中所述電阻線豎直設置，并且所述電阻線204之間設置有一定間隔。通過改變所述電阻陣列單元中所述電阻線204的長寬比，來對所述長寬比的依賴性進行評價。其中所述第一連接線205和第二連接線203以及電阻線204均選用高電阻材料，作為優(yōu)選，所述第一連接線205和第二連接線203以及電阻線204選用相同的材料，選用多晶硅、11^和I'抓中的一種。
[0054]作為優(yōu)選，所述電阻陣列單和所述測試單元平行設置且兩者之間具有金屬介質(zhì)層，作為優(yōu)選，還可以在所述金屬介質(zhì)層中形成金屬接觸孔，以連接所述電阻陣列單和所述測試單元(金屬層10，并將所述電阻陣列單和所述測試單元連接至所述第一連接端和所述第二連接端。
[0055]進一步，所述電阻陣列單中的電阻線的尺寸和和所述測試單元中梳齒的尺寸或者蛇形彎曲測試件中的尺寸相同，以保證所述電阻線產(chǎn)生的熱量更好的傳遞給所述測試單元，更進一步，所述電阻陣列單中的電阻線的尺寸和所述測試單元中梳齒對準設置。
[0056]所述控制單元為二極管或者103，其中所述控制單元控制所述測試結(jié)構(gòu)處于應力或者測試狀態(tài)，相應的所述電阻陣列單處于工作(加熱)或者不工作(不加熱)狀態(tài)，通過所述兩個狀態(tài)實現(xiàn)由電阻陣列單元中的焦耳熱效應引起的與時間相關(guān)電介質(zhì)擊穿性能。
[0057]具體地，對所述控制單元施加正向電壓時，所述測試結(jié)構(gòu)處于應力狀態(tài)，所述電阻線處于工作狀態(tài)，在所述情況下產(chǎn)生焦耳熱效應；對所述控制單元施加負向電壓時，所述晶體管或者二極管電阻很大，所述電阻線僅起到導電作用，不會引起焦耳熱效應，此時處于測量狀態(tài)，通過上述兩種狀態(tài)實現(xiàn)所述1008性能的評價。
[0058]當所述控制單元為二極管時，所述電阻陣列單元中的第二連接線203與所述二極管的正極相連，然后與第二連接端相連，剩余的第一連接線205與第一連接端相連；所述測試單元中的第一測試件與所述第一連接端相連，所述第二測試件與所述第二連接端相連。
[0059]在該狀態(tài)，所述測試結(jié)構(gòu)的檢測方法為:當所述第二連接端接地，所述第一連接端連接應力電壓時，所述電阻線處于工作狀態(tài)；當所述第二連接端連接應力電壓，所述第一連接端接地時，所述電阻線處于非工作狀態(tài)，通過上述兩種狀態(tài)實現(xiàn)1008的評價。
[0060]當所述控制單元為103時，所述電阻陣列單元中的第二連接線203與所述103的柵極以及源極相連，所述103的漏極與第二連接端相連，或者所述電阻陣列單元中的第二連接線203與所述103的柵極以及漏極相連，所述103的源極與第二連接端相連，第一連接線205與第一連接端相連；所述測試單元中的第一測試件與所述第一連接端相連，所述第二測試件與所述第一連接端相連。
[0061]在該狀態(tài)，所述測試結(jié)構(gòu)的檢測方法為:當所述第二連接端接地，所述第一連接端連接應力電壓時所述電阻線處于工作狀態(tài)；當所述第二連接端連接應力電壓，所述第一連接端接地時，所述電阻線處于非工作狀態(tài)，通過上述兩種狀態(tài)實現(xiàn)1008的評價。
[0062]在本發(fā)明中所述測試結(jié)構(gòu)包括平行并且間隔設置的金屬測試單元和電阻陣列單，其中，所述電阻陣列單和所述控制單元串聯(lián)后與所述金屬測試單元并聯(lián)設置；通過控制單元控制所述電阻陣列單分別處于工作的應力狀態(tài)和和不工作的測量狀態(tài)，通過所述兩種狀態(tài)來評價由焦耳熱效應引起的與時間相關(guān)電介質(zhì)擊穿性能，不再需要額外的焊盤或者測試結(jié)構(gòu)，使整個測試結(jié)構(gòu)更加簡單，而且解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能評價焦耳熱效應引起的1008性能的弊端，提聞了器件提聞器件的性能和良率的檢測能力。
[0063]實施例1
[0064]在該實施例中，如圖23所示，所述電阻陣列單和所述測試單元平行設置，且兩者之間具有金屬介質(zhì)層，以隔離所述電阻陣列單和所述測試單元。
[0065]所述電阻陣列單中的電阻線的尺寸和和所述測試單元中梳齒的尺寸或者蛇形彎曲測試件中的尺寸相同，以保證所述電阻線產(chǎn)生的熱量更好的傳遞給所述測試單元。所述電阻陣列單中的電阻線的尺寸和所述測試單元中梳齒對準設置。
[0066]所述電阻陣列單元II包括第一連接線205和第二連接線203以及位于所述第一連接線205和第二連接線203之間的電阻線204，所述電阻線204將所述第一連接線205和第二連接線203連為一體，其中所述電阻線平行設置，并且所述電阻線204之間設置有一定間隔，其中所述第二連接線203以及電阻線204均選用高電阻材料，所述第二連接線203、第二連接線203以及電阻線204選用相同的材料，選用多晶硅、11^和I抓中的一種。
[0067]所述測試單元包含兩梳狀結(jié)構(gòu)的測試件，如圖23所示，每個測試件具有多個導電梳齒(至少包括第一導電梳齒206和第二導電梳齒207),所述兩個梳狀結(jié)構(gòu)的測試件位于同一平面上，所述兩個測試件的導電梳齒相對設置并且相互交錯，形成測試組件。所述測試單元I中包括由第一導電梳狀結(jié)構(gòu)201由第一橫杠和位于所述第一橫杠上的第一導電梳齒206組成，第二導電梳狀結(jié)構(gòu)202由第二橫杠和位于所述第二橫杠上的第二導電梳齒207組成，所述第一導電梳齒206和第二導電梳齒207相互交錯。
[0068]所述測試結(jié)構(gòu)的工作原理為:當所述控制單元為二極管時，如圖23所示，電阻陣列中的第二連接線203與所述二極管的正極相連，所述二極管的負極與第二連接端？0代62相連，第一連接線205與第一連接端？01^61相連；其中所述測試單元中的第一測試件201與所述第一連接端相連，所述第二測試件202與所述第一連接端？01^62相連。在該狀態(tài)，所述測試結(jié)構(gòu)的檢測方法為:當所述第二連接端？0%62接地，所述第一連接端？01~061連接應力電壓時，其等效電路圖如圖如所示，所述測試單元為電路圖中的11，所述電阻陣列單元為!II曲4，所述!II曲4連接二極管后與第二連接端？0^62相連，所述第二連接端？01^62接地，此時，所述電阻線處于工作狀態(tài)；當所述第二連接端？01^62連接應力電壓，所述第一連接端？01X61接地時，其等效電路圖如圖仙所示，所述測試單元為電路圖中的11，所述電阻陣列單元為把曲-1？，所述！II曲4連接二極管后與第二連接端？01X62相連，第二連接端？0^62連接應力電壓此時，所述電阻線處于非工作狀態(tài)，通過上述兩種狀態(tài)實現(xiàn)11)08的評價。
[0069]實施例2
[0070]在該實施例中，所述測試單元中包含位于同一平面的一個梳狀結(jié)構(gòu)的測試件和一個蛇形彎曲的測試件，兩測試件相對設置，所述梳狀結(jié)構(gòu)測試件具有多個導電梳齒，所述蛇形彎曲的測試件彎曲環(huán)繞所述導電梳齒，所述導電梳齒嵌于所述彎曲中。
[0071〕 其他結(jié)構(gòu)以及工作原理均和實施例1相同。
[0072]實施例3
[0073]在該實施例中，如圖％所示，所述電阻陣列單和所述測試單元平行設置，且兩者之間具有金屬介質(zhì)層，以隔離所述電阻陣列單和所述測試單元。
[0074]所述電阻陣列單中的電阻線的尺寸和和所述測試單元中梳齒的尺寸或者蛇形彎曲測試件中的尺寸完全相同，以保證所述電阻線產(chǎn)生的熱量更好的傳遞給所述測試單元。所述電阻陣列單中的電阻線的尺寸和所述測試單元中梳齒對準設置。
[0075]所述電阻陣列單元II包括第一連接線205和第二連接線203以及位于所述第一連接線205和第二連接線203之間的電阻線204，其中所述電阻線豎直設置，并且所述電阻線204之間設置有一定間隔，其中所述第一連接線205和第二連接線203以及電阻線204均選用高電阻材料，所述第一連接線205和第二連接線203以及電阻線204選用相同的材料，選用多晶硅、和I抓中的一種。
[0076]所述測試單元包含兩梳狀結(jié)構(gòu)的測試件，如圖23所示，每個測試件具有多個導電梳齒，所述兩個梳狀結(jié)構(gòu)的測試件位于同一平面上，所述兩個測試件的導電梳齒相對設置并且相互交錯，形成測試組件。
[0077]所述測試單兀中包括由第一導電梳狀結(jié)構(gòu)201由第一橫杠和位于所述第一橫杠上的第一導電梳齒206組成，第二導電梳狀結(jié)構(gòu)202由第二橫杠和位于所述第二橫杠上的第二導電梳齒207組成,所述第一導電梳齒206和第二導電梳齒207相互交錯。
[0078]所述控制單元為103，如圖26所示，其中第二連接線203與所述103的柵極以及源極相連，所述103的漏極與第二連接端？0代62相連，或者第二連接線203與所述103的柵極以及漏極相連，所述103的源極與第二連接端？0代62相連，另第一連接線205與第一連接端？01X61相連；所述測試單元中的第一測試件201與所述第一連接端？01X61相連，所述第二測試件202與所述第一連接端？01^62相連。
[0079]在該狀態(tài)，所述測試結(jié)構(gòu)的檢測方法為:當所述第二連接端？01X62接地，所述第一連接端？0代61連接應力電壓時，其等效電路圖如圖40所示，所述測試單元為電路圖中的肌，所述電阻陣列單元為曲4，所述！II曲-1？與103的柵極和源極相連，所述103的漏極與第二連接端？01^62相連，所述第二連接端？01^62接地，此時，所述電阻線處于工作狀態(tài)；當所述第二連接端？01^62連接應力電壓，所述第一連接端？01^61接地時，其等效電路圖如圖4(1所示，所述測試單元為電路圖中的11，所述電阻陣列單元為所述與皿)3的柵極和源極相連，所述103的漏極與第二連接端？01^62相連，第二連接端？01^62連接應力電壓，此時，所述電阻線處于非工作狀態(tài)，通過上述兩種狀態(tài)實現(xiàn)1008的評價。
[0080]實施例4
[0081]在該實施例中，所述測試單元中包含位于同一平面的一個梳狀結(jié)構(gòu)的測試件和一個蛇形彎曲的測試件，兩測試件相對設置，所述梳狀結(jié)構(gòu)測試件具有多個導電梳齒，所述蛇形彎曲的測試件彎曲環(huán)繞所述導電梳齒，所述導電梳齒嵌于所述彎曲中。
[0082]其他結(jié)構(gòu)以及工作原理均和實施例2相同。
[0083]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
【權(quán)利要求】
1.一種TDDB的測試結(jié)構(gòu)，包括:測試單元、電阻陣列單元以及控制單元；其中，所述測試單元位于所述電阻陣列單元的上方，且兩者之間設置有金屬介質(zhì)層，所述電阻陣列單元和所述控制單元串聯(lián)后與所述測試單元并聯(lián)設置于第一連接端和第二連接端之間； 通過在所述第一連接端和第二連接端之間施加不同的電壓，所述控制單元控制所述電阻陣列單元處于工作的應力狀態(tài)或不工作的測量狀態(tài)，通過所述兩種狀態(tài)來評價由所述電阻陣列單元的焦耳熱對所述金屬介質(zhì)層電擊穿性能的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述控制單元為二極管或者MOS。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電阻陣列單元與所述控制單元串聯(lián)后與所述第二連接端相連，所述電阻陣列單元的另一端與所述第一連接端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電阻陣列單元與所述二極管的正極相連，所述二極管的負極與所述第二連接端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電阻陣列單元與所述MOS的源極和柵極相連，所述MOS的漏極與所述第二連接端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述測試單元包含位于同一平面中的兩梳狀結(jié)構(gòu)的測試件，每個測試件具有多個導電梳齒，所述導電梳齒相互交錯，形成梳狀對梳狀的測試組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述測試單元包含位于同一平面中的一個梳狀結(jié)構(gòu)的測試件和一個蛇形彎曲結(jié)構(gòu)的測試件，兩測試件相對設置，所述梳狀結(jié)構(gòu)測試件具有多個導電梳齒，所述蛇形彎曲的測試件彎曲環(huán)繞所述導電梳齒，所述導電梳齒嵌于所述蛇形彎曲的測試件中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述測試單元包含位于上下兩平面中的兩個測試件，所述兩個測試件結(jié)構(gòu)相同且上下對準重疊設置，所述兩個測試件為梳狀結(jié)構(gòu)或蛇形彎曲。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述測試件的一端分別設置有金屬端子，用于連接所述第一連接端和所述第二連接端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電阻陣列單元包括平行設置于同一平面的第一連接線和第二連接線，以及豎直設置于第一連接線和第二連接線之間的多條彼此相互隔離的電阻線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電阻線的尺寸與所述測試單元中的梳齒或者蛇形彎曲的測試件的尺寸相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電阻陣列單元選用的材料為多晶硅、TiN或TaN。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，通過改變所述電阻陣列單元中所述電阻線的長寬比，來對所述長寬比的依賴性進行評價。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述第一連接端和第二連接端之間施加不同的電壓時的連接方式為: 所述第一連接端連接應力電壓，所述第二連接端接地，或者所述第一連接端接地，所述第二連接端連接應力電壓。
15.一種權(quán)利要求1-14之一所述的測試結(jié)構(gòu)的測試方法，包括: 步驟a:在所述測試單元、所述電阻陣列單元以及控制單元上施加正向電壓，所述測試結(jié)構(gòu)處于應力狀態(tài)，此時所述電阻陣列單元正常工作； 步驟b:在所述測試單元、所述電阻陣列單元以及控制單元上施加反向電壓，所述測試結(jié)構(gòu)處于測量狀態(tài)，此時所述電阻陣列單元無法工作； 步驟c:通過上述兩個狀態(tài)來評價由焦耳熱效應引起的與時間相關(guān)電介質(zhì)擊穿性能。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的測試方法，其特征在于，所述步驟a中，所述第一連接端連接應力電壓，所述第二連接端接地。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的測試方法，其特征在于，所述步驟b中，所述第一連接端接地，所述第二連接端連接應力電壓接地。
【文檔編號】G01R31/12GK104345253SQ201310335567
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】馮軍宏 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司