層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)和測試方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)和測試方法，在柵極正上方形成用于收集由等離子體帶來的電荷，并保證柵極和天線由層間介質(zhì)層隔離，當(dāng)天線接收的電荷積累到層間絕緣層無法承受的量時，電荷就會穿過層間絕緣層，對半導(dǎo)體器件造成損害，在檢測時，通過檢測半導(dǎo)體器件的漏電流和閥值電壓便能夠判斷半導(dǎo)體器件是否被損害，進(jìn)而判斷層間介質(zhì)層是否被擊穿，實現(xiàn)對層間介質(zhì)層耐等離子體損傷能力的檢測。
【專利說明】層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)和測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)和測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體前端工藝在器件制備完成之后，會在器件表面形成層間介質(zhì)層(Interlayer dielectric, ILD),然后再制備后段工藝的金屬互連線層。因此,層間介質(zhì)層除了提供良好的絕緣性，防止不同層導(dǎo)體之間短路以外，還起到保護(hù)器件避免受到等離子體損傷的作用。
[0003]由于金屬互連線層為多層，第一層通常會采用通孔連線與所述器件的柵極、源極、漏極和基極等相連，然而第一層的其他部分可能不與器件相連與后層金屬連線相連等，因此層間介質(zhì)層就需要保持良好的絕緣性，以防止不與器件相連的金屬連線與器件發(fā)生短路。
[0004]由于制作金屬連線時，通常會產(chǎn)生大量的電荷，電荷不斷累積會對層間介質(zhì)層造成等離子損傷，若等離子損傷嚴(yán)重，則會導(dǎo)致整個器件的漏電流等變大，從而降低器件的性倉泛。
[0005]然而，目前并沒有能夠檢測出層間介質(zhì)層耐等離子體損傷能力的測試結(jié)構(gòu)，通常耐等離子損傷的測試結(jié)構(gòu)只能檢測到后段金屬互連線工藝產(chǎn)生的等離子損傷問題，并不能檢測到層間介質(zhì)層耐等離子體的能力。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員急需提出一種能夠檢測層間介質(zhì)層耐等離子體損傷能力的測試結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)和測試方法，能夠?qū)娱g介質(zhì)層耐等離子體損傷的能力進(jìn)行檢測。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)，用于對層間介質(zhì)層耐等離子體損傷能力的檢測，所述結(jié)構(gòu)包括:半導(dǎo)體器件、層間介質(zhì)層、通孔連線、金屬連線和天線；其中，所述半導(dǎo)體器件設(shè)有柵極、源極、漏極和基極；所述層間介質(zhì)層形成于所述半導(dǎo)體器件表面；所述金屬連線形成于所述層間介質(zhì)層的表面，包括柵極金屬連線、源極通孔連線、漏極通孔連線和基極通孔連線；所述柵極、源極、漏極和基極通過通孔連線分別連接所述柵極金屬連線、源極通孔連線、漏極通孔連線和基極通孔連線；所述天線形成于所述層間介質(zhì)層的表面位于所述柵極的正上方，并與所述半導(dǎo)體器件以及金屬連線相隔離。
[0008]進(jìn)一步的，在所述的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)中，所述天線與所述柵極相平行。
[0009]進(jìn)一步的，在所述的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)中，所述天線的面積為所述柵極面積的2000?6000倍。
[0010]進(jìn)一步的，在所述的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)中，所述天線為一層或者多層。[0011]進(jìn)一步的，在所述的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)中，多層天線之間采用通孔連線相連。
[0012]進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了一種層間介質(zhì)層性能的測試方法，對如上文所述的任意一種層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試，所述方法包括步驟:
[0013]在預(yù)定時間內(nèi)，對所述柵極施加預(yù)定大小的測試電壓；
[0014]測量半導(dǎo)體器件的測試漏電流和測試閥值電壓；
[0015]由測量得到的測試漏電流和測試閥值電壓判斷層間介質(zhì)層受到等離子體損傷的程度。
[0016]進(jìn)一步的，在所述的層間介質(zhì)層性能的測試方法中，在對所述柵極施加預(yù)定大小的電壓之前，測量半導(dǎo)體器件的初始漏電流和初始閥值電壓。
[0017]進(jìn)一步的，在所述的層間介質(zhì)層性能的測試方法中，比較測試漏電流和測試閥值電壓與所述初始漏電流和初始閥值電壓的變化量來判斷層間介質(zhì)層受到等離子體損傷的程度。
[0018]進(jìn)一步的，在所述的層間介質(zhì)層性能的測試方法中，所述測試電壓的預(yù)定大小范圍是所述半導(dǎo)體器件工作電壓的1.2?1.4倍。
[0019]進(jìn)一步的，在所述的層間介質(zhì)層性能的測試方法中，所述預(yù)定時間范圍是3s?6s0
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:在柵極正上方形成用于收集由等離子體帶來的電荷，并保證柵極和天線由層間介質(zhì)層隔離，當(dāng)天線接收的電荷積累到層間絕緣層無法承受的量時，電荷就會穿過層間絕緣層，對半導(dǎo)體器件造成損害，在檢測時，通過檢測半導(dǎo)體器件的漏電流和閥值電壓便能夠判斷半導(dǎo)體器件是否被損害，進(jìn)而判斷層間介質(zhì)層是否被擊穿，實現(xiàn)對層間介質(zhì)層耐等離子體損傷能力的檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明一實施例中層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0022]圖2為本發(fā)明一實施例中層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)沿圖1虛線AA的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)和測試方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0024]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細(xì)節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0025]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0026]請參考圖1和圖2，在本實施例中，提出了一種層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)，用于對層間介質(zhì)層耐等離子體損傷能力的檢測，所述結(jié)構(gòu)包括:半導(dǎo)體器件、層間介質(zhì)層、通孔連線、金屬連線和天線；
[0027]其中，所述半導(dǎo)體器件形成于半導(dǎo)體襯底10上，所述半導(dǎo)體器件設(shè)有柵極20、源極、漏極和基極(圖未示出)；所述層間介質(zhì)層(為了簡化附圖，圖1和圖2中均未示出)形成于所述半導(dǎo)體器件的表面；所述金屬連線形成于所述層間介質(zhì)層的表面，所述金屬連線包括柵極金屬連線34、源極通孔連線31、漏極通孔連線32和基極通孔連線33 ;所述柵極20、源極、漏極和基極通過通孔連線21分別連接所述柵極金屬連線34、源極通孔連線31、漏極通孔連線32和基極通孔連線33 ;所述天線40形成于所述層間介質(zhì)層的表面位于所述柵極200的正上方，并與所述半導(dǎo)體器件以及金屬連線相隔離。
[0028]在本實施例中，所述天線40與所述柵極20相平行，并且所述天線40可以為方形或圓形，其總面積為所述柵極20的2000?6000倍，例如是5000倍。所述天線40為一層或者多層，多層天線40之間采用通孔連線21相連即可，多層天線40也是為了能夠收集到更多的等離子體電荷。所述天線40面積越大，其收集的等離子體電荷就越多，從而能夠?qū)λ鰧娱g介質(zhì)層的性能進(jìn)行良好的考驗。
[0029]當(dāng)天線40接收的等離子體電荷積累到層間絕緣層無法承受的量時，等離子體電荷就會穿過層間絕緣層，對半導(dǎo)體器件造成損害。由于半導(dǎo)體器件中的柵極20是多晶硅，其相對于半導(dǎo)體襯底10而言是突起的，因此，所述柵極20與其上方天線40的間距比較小，此處的層間絕緣層厚度較薄，更容易被等離子體電荷擊穿，天線40接收的等離子體電荷最后主要影響到半導(dǎo)體器件柵極20的性能，所以可以通過測量柵氧相關(guān)或半導(dǎo)體器件退化的電性參數(shù)來反映層間絕緣層的耐等離子體損傷能力。
[0030]在本實施例中，還提出了一種層間介質(zhì)層性能的測試方法，對如上文所述的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試，所述方法包括步驟:
[0031]S1:在預(yù)定時間內(nèi)，對所述柵極:2施加預(yù)定大小的測試電壓；
[0032]S2:測量半導(dǎo)體器件的測試漏電流和測試閥值電壓；
[0033]S3:由測量得到的測試漏電流和測試閥值電壓判斷層間介質(zhì)層受到等離子體損傷的程度。
[0034]在本實施例中，在對所述柵極20施加預(yù)定大小的電壓之前，先測量半導(dǎo)體器件的初始漏電流和初始閥值電壓，然后比較測試漏電流和測試閥值電壓與所述初始漏電流和初始閥值電壓的變化量來判斷層間介質(zhì)層受到等離子體損傷的程度。
[0035]在本實施例中，所述測試電壓的預(yù)定大小范圍是所述半導(dǎo)體器件工作電壓Vtjp的
1.2?1.4倍，例如是1.3倍；所述預(yù)定時間范圍是3s?6s，例如是5s ;依此作為應(yīng)力條件，之后測量得到測試漏電流和測試閥值電壓。若測試漏電流和測試閥值電壓發(fā)生了明顯的變化，則說明層間介質(zhì)層已經(jīng)被擊穿，若測試漏電流和測試閥值電壓處于可接受范圍，則說明層間介質(zhì)層的性能良好。
[0036]綜上，在本發(fā)明實施例提供的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)和測試方法中，在柵極正上方形成用于收集由等離子體帶來的電荷，并保證柵極和天線由層間介質(zhì)層隔離，當(dāng)天線接收的電荷積累到層間絕緣層無法承受的量時，電荷就會穿過層間絕緣層，對半導(dǎo)體器件造成損害，在檢測時，通過檢測半導(dǎo)體器件的漏電流和閥值電壓便能夠判斷半導(dǎo)體器件是否被損害，進(jìn)而判斷層間介質(zhì)層是否被擊穿，實現(xiàn)對層間介質(zhì)層耐等離子體損傷能力的檢測。
[0037]上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)，用于對層間介質(zhì)層耐等離子體損傷能力的檢測，所述結(jié)構(gòu)包括:半導(dǎo)體器件、層間介質(zhì)層、通孔連線、金屬連線和天線；其中，所述半導(dǎo)體器件設(shè)有柵極、源極、漏極和基極；所述層間介質(zhì)層形成于所述半導(dǎo)體器件表面；所述金屬連線形成于所述層間介質(zhì)層的表面，包括柵極金屬連線、源極通孔連線、漏極通孔連線和基極通孔連線；所述柵極、源極、漏極和基極通過通孔連線分別連接所述柵極金屬連線、源極通孔連線、漏極通孔連線和基極通孔連線；所述天線形成于所述層間介質(zhì)層的表面位于所述柵極的正上方，并與所述半導(dǎo)體器件以及金屬連線相隔離。
2.如權(quán)利要求1所述的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述天線與所述柵極相平行。
3.如權(quán)利要求2所述的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述天線的面積為所述柵極面積的2000?6000倍。
4.如權(quán)利要求3所述的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述天線為一層或者多層。
5.如權(quán)利要求4所述的層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，多層天線之間采用通孔連線相連。
6.一種層間介質(zhì)層性能的測試方法，對如權(quán)利要求1至5所述的任意一種層間介質(zhì)層性能的測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試，所述方法包括步驟: 在預(yù)定時間內(nèi)，對所述柵極施加預(yù)定大小的測試電壓； 測量半導(dǎo)體器件的測試漏電流和測試閥值電壓； 由測量得到的測試漏電流和測試閥值電壓判斷層間介質(zhì)層受到等離子體損傷的程度。
7.如權(quán)利要求6所述的層間介質(zhì)層性能的測試方法，其特征在于，在對所述柵極施加預(yù)定大小的電壓之前，先測量半導(dǎo)體器件的初始漏電流和初始閥值電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的層間介質(zhì)層性能的測試方法，其特征在于，比較測試漏電流和測試閥值電壓與所述初始漏電流和初始閥值電壓的變化量來判斷層間介質(zhì)層受到等離子體損傷的程度。
9.如權(quán)利要求6所述的層間介質(zhì)層性能的測試方法，其特征在于，所述測試電壓的預(yù)定大小范圍是所述半導(dǎo)體器件工作電壓的1.2?1.4倍。
10.如權(quán)利要求6所述的層間介質(zhì)層性能的測試方法，其特征在于，所述預(yù)定時間范圍是3s?6s。
【文檔編號】H01L23/544GK103872023SQ201410110743
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】尹彬鋒, 吳奇?zhèn)? 鄧嬌嬌 申請人:上海華力微電子有限公司