CN102890195A - 与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构与方法，所述硅基板衬底上生长有同型杂质掺杂的有源区，所述有源区上形成有至少三组接触孔阵列，每组接触孔阵列中的接触孔数量不相同，且每组接触孔阵列中的接触孔分别通过一根金属线相连，所述每根金属线的两端分别与两个不同的测试端口连接。本发明的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构与方法，可以精确测得有源区和衬底同型时该有源区上接触孔的电阻值。

Description

与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构与方法
技术领域
本发明涉及一种测试结构和方法，具体属于一种测试有源区和衬底同型时有源区上接触孔的电阻值。
背景技术
传统的接触孔测试结构一般采用的是链接(Chain)方式，即如图1所示，在N型有源区202两端各设一个接触孔201a、201b，并用金属铝线204和下个单元连接，用链接方式串联起来。通过在测试端口一和测试端口二之间加电压测电流方式，可以得出整个结构的电阻，再除以接触孔数量，就可以得到一个电阻值，这个电阻值等于单个接触孔的电阻加上接触孔201a和201b间有源区电阻的一半。这种结构的局限性在于有源区必须和衬底是不同掺杂类型，即N型有源区必须在P型衬底或P型阱里，或者P型有源区在N型衬底或N型阱里，并且寄生的扎针电阻也一并计入，无法去除。
另一种精确测试接触孔电阻的方法就是采用卡尔文结构及方法，即如图2所示，在N型有源区212中间打上被测接触孔211，用铝线214a连接出去，两端形成测试端口一和测试端口二，然后在N型有源区212两顶端处分别形成一个接触孔，每个接触孔连接一铝线214b、214c，两根铝线另一端形成测试端口三和测试端口四。利用卡尔文测试原理，测试端口一和测试端口三之间灌电流，然后在测试端口二和测试端口四之间加电压计计量电压。利用电压计内阻无穷大的特性，测试端口二和测试端口四之间的电压就等于交叉点1和交叉点2间的电压，这样接触孔的电阻R接触孔就等于测得的电压值除以灌入的电流值，而交叉点1、交叉点2之外的所有寄生电阻R寄生a、R寄生b、R寄生c、R寄生d都可以被消除掉。但是，这种方式也存在同样的局限性，即有源区与衬底的掺杂必须不同，如果有源区和衬底掺杂相同，测试端口三和测试端口四间会因为有源区两顶端和衬底串通而造成通路(如图3虚线所示R衬底部分)，这样在用卡尔文方式测电阻时，会把R寄生c和R寄生d计入，影响R接触孔的测试精度，无法达到卡尔文法的测试效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构与方法，可以在硅片允收测试阶段中精确检测有源区和衬底同型时有源区上接触孔的电阻。
为解决上述技术问题，本发明的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，所述硅基板衬底上生长有同型杂质掺杂的有源区，所述有源区上形成有至少三组接触孔阵列，每组接触孔阵列中的接触孔数量不相同，且每组接触孔阵列中的接触孔通过一根金属线相连，所述每根金属线的两端分别与两个不同的测试端口连接。
在上述结构中，所述相邻接触孔阵列之间的距离是相同的。所述相邻的两组接触孔阵列之间的距离为两组接触孔阵列中相距最近的两个接触孔之间的距离。所述有源区外设有起隔离作用的场氧区。所述每组接触孔阵列中包括至少一个接触孔。所述金属线为铝线。所述测试结构设置于划片槽区域。
本发明还提供一种与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试方法，包括以下步骤：
(1)在与衬底同型的有源区上形成m组接触孔阵列，第i组接触孔阵列中所含接触孔的数量依次为Ni，其中m≥3，i＝1、…、m，且各组接触孔阵列中的接触孔数量均不相同；
(2)每组接触孔阵列中的接触孔通过一根金属线引出，第i根金属线的两端分别连接两个不同的测试端口N2i-1、N2i，其中i＝1、…、m，且各测试端口均不相同；
(3)从m组接触孔阵列中取相邻的三组接触孔阵列，依序编号为a、b、c，三组接触孔阵列的接触孔数量分别为Numa、Numb、Numc，且Numa、Numb、Numc互不相同；
(4)以a组接触孔阵列和b组接触孔阵列为一组测试对象，在a组接触孔阵列连接的一个测试端口和b组接触孔阵列连接的一个测试端口之间加电流，在a组接触孔阵列连接的另一个测试端口和b组接触孔阵列连接的另一个测试端口之间通过电压计测量电压，得到a组接触孔阵列到b组接触孔阵列间的所有电阻值Rab，
Rab＝R接触孔a+Rab(有源区+衬底)+R接触孔b
其中，Rab(有源区+衬底)是连接整个衬底的电阻，R接触孔a是a组接触孔阵列的总电阻，R接触孔b是b组接触孔阵列的总电阻；
(5)以b组接触孔阵列和c组接触孔阵列为一组测试对象，在b组接触孔阵列连接的一个测试端口和c组接触孔阵列连接的一个测试端口之间加电流，在b组接触孔阵列连接的另一个测试端口和c组接触孔阵列连接的另一个测试端口之间通过电压计测量电压，得到b组接触孔阵列到c组接触孔阵列间的所有电阻值Rbc，
Rbc＝R接触孔b+Rbc(有源区+衬底)+R接触孔c
其中，Rbc(有源区+衬底)是连接整个衬底的电阻，R接触孔b是b组接触孔阵列的总电阻，R接触孔c是c组接触孔阵列的总电阻；
(6)Rab(有源区+衬底)与Rbc(有源区+衬底)是连接整个衬底的电阻，即Rab(有源区+衬底)＝Rbc (有源区+衬底)，Rab与Rbc的差值即为a组接触孔阵列总电阻与c组接触孔阵列总电阻之差，Rab-Rbc＝R接触孔a-R接触孔c；
其中，R接触孔a＝R接触孔/Numa，R接触孔c＝R接触孔/Numc，R接触孔为单个接触孔的电阻值；
得到单个接触孔的电阻值R接触孔
R接触孔＝(Rab-Rbc)×Numa×Numc/(Numc-Numa)。
本发明的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构与方法，可以精确测得有源区和衬底同型时该有源区上接触孔的电阻值。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是已知的以链接方式测试接触孔电阻的测试结构；
图2是已知的采用卡尔文原理测试接触孔电阻的测试结构；
图3是图2的原理图；
图4是本发明实施例的测试结构断面示意图；
图5是本发明实施例的测试结构布局示意图；
图6是本发明实施例的测试结构等效电路示意图。
其中附图标记说明如下：
201a、201b、211为接触孔           202、212为N型有源区
204、214a、214b、214c为铝线
100为P型衬底                      101为P型有源区
102为场氧区                       103a、103b、103c为接触孔阵列
104a、104b、104c为铝线
具体实施方式
本发明的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，如图4、图5所示，所述硅基板衬底上生长有同型杂质掺杂的有源区，所述有源区上形成有至少三组接触孔阵列，每组接触孔阵列中的接触孔数量不相同，且每组接触孔阵列中的接触孔分别通过一根金属线相连，所述每根金属线的两端分别与两个不同的测试端口连接。
在本实施例中，所述硅基板衬底为P型衬底100，在P型衬底100上生长有P型有源区101。在P型有源区101打上三组接触孔阵列103a、103b、103c，其中第一组接触孔阵列103a中的接触孔排布为2×3，第二组接触孔阵列103b中的接触孔排布为3×3，第三组接触孔阵列103c中的接触孔排布为4×3。
在上述结构中，相邻接触孔阵列之间的距离是相同的，其中相邻的两组接触孔阵列之间的距离为两组接触孔阵列中相距最近的两个接触孔之间的距离。同时，相邻两组接触孔间的距离可以相等，也可以不等，其中相邻两组接触孔间的距离是指一组接触孔阵列中最边缘接触孔和相邻一组接触孔阵列中最边缘接触孔之间的距离。
所述P型有源区101外设有起隔离作用的场氧区102。第一组接触孔阵列103a的接触孔通过铝线104a相连，铝线104a的一端与测试端口一相连，另一端与测试端口二相连，第二组接触孔阵列103b的接触孔通过铝线104b相连，铝线104b的一端与测试端口三相连，另一端与测试端口四相连，第三组接触孔阵列103c的接触孔通过铝线104c相连，铝线104c的一端与测试端口五相连，另一端与测试端口六相连，最终连接形成卡尔文测试结构。
所述测试结构设置于划片槽区域。
利用上述测试结构测试与P型衬底100同型的P型有源区101上接触孔电阻的方法，原理如图6所示，包括以下步骤：
(1)在P型有源区101上形成3组接触孔阵列103a、103b、103c，所含接触孔的数量不同，依次为Num1＝6、Num2＝9、Num3＝12；
(2)第一组接触孔阵列103a的接触孔通过铝线104a相连，铝线104a的一端与测试端口一相连，另一端与测试端口二相连；第二组接触孔阵列103b的接触孔通过铝线104b相连，铝线104b的一端与测试端口三相连，另一端与测试端口四相连；第三组接触孔阵列103c的接触孔通过铝线104c相连，铝线104c的一端与测试端口五相连，另一端与测试端口六相连；
(3)以接触孔阵列103a和接触孔阵列103b为一组测试对象，在接触孔阵列103a连接的测试端口一和接触孔阵列103b连接的测试端口三之间加电流，在接触孔阵列103a连接的测试端口二和接触孔阵列103b连接的测试端口四之间通过电压计测量电压，得到接触孔阵列103a到接触孔阵列103b间的所有电阻值Rab，
Rab＝R接触孔a+Rab(有源区+衬底)+R接触孔b
其中，Rab(有源区+衬底)是连接整个衬底的电阻，R接触孔a是接触孔阵列103a的总电阻，R接触孔b是接触孔阵列103b的总电阻，扎针或引线产生的寄生电阻均可以用卡尔文方法消除掉；
(4)以接触孔阵列103b和接触孔阵列103c为一组测试对象，在接触孔阵列103b连接的测试端口三和接触孔阵列103c连接的测试端口五之间加电流，在接触孔阵列103b连接的测试端口四和接触孔阵列103c连接的测试端口六之间通过电压计测量电压，得到接触孔阵列103b到接触孔阵列103c间的所有电阻值Rbc，
Rbc＝R接触孔b+Rbc(有源区+衬底)+R接触孔c
其中，Rbc(有源区+衬底)是连接整个衬底的电阻，R接触孔b是接触孔阵列103b的总电阻，R接触孔c是接触孔阵列103c的总电阻，扎针或引线产生的寄生电阻均可以用卡尔文方法消除掉；
(6)Rab(有源区+衬底)与Rbc(有源区+衬底)是连接整个衬底的电阻，即Rab(有源区+衬底)＝Rbc (有源区+衬底)，Rab与Rbc的差值即为接触孔阵列103a的总电阻与接触孔阵列103c的总电阻之差，Rab-Rbc＝R接触孔a-R接触孔c；
其中，R接触孔a＝R接触孔/Num1，R接触孔c＝R接触孔/Num3，R接触孔为单个接触孔的电阻值；
得到单个接触孔的电阻值R接触孔＝(Rab-Rbc)×Num1×Num3/(Num3-Num1)，即R接触孔＝(Rab-Rbc)×6×12/(12-6)。
根据实际测试需要，可以在P型有源区101上打上三组以上的接触孔阵列，测试时从接触孔阵列中取相邻的三组接触孔阵列为一组测试对象，就可以计算得到单个接触孔的一个电阻值，然后取另外相邻的三组接触孔阵列为一组测试对象，还可以得到单个接触孔的一个电阻值，这样通过比较或平均多个测试结果，就可以得到更加准确的单个接触孔电阻值。
本发明的测试结构和方法，可以在硅片允收测试(WAT)阶段有效监控有源区和衬底同型时该有源区上接触孔的精确电阻。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可对测试结构等做出许多变形和等效置换，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，所述硅基板衬底上生长有同型杂质掺杂的有源区，其特征在于：所述有源区上形成有至少三组接触孔阵列，每组接触孔阵列中的接触孔数量不相同，且每组接触孔阵列中的接触孔分别通过一根金属线相连，所述每根金属线的两端分别与两个不同的测试端口连接。
2.根据权利要求1所述的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，其特征在于：所述相邻接触孔阵列之间的距离是相同的。
3.根据权利要求2所述的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，其特征在于：所述相邻的两组接触孔阵列之间的距离为两组接触孔阵列中相距最近的两个接触孔之间的距离。
4.根据权利要求1所述的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，其特征在于：所述有源区外设有起隔离作用的场氧区。
5.根据权利要求1所述的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，其特征在于：所述每组接触孔阵列中包括至少一个接触孔。
6.根据权利要求1所述的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，其特征在于：所述衬底和有源区均为P型，或者均为N型。
7.根据权利要求1所述的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，其特征在于：所述金属线为铝线。
8.根据权利要求1所述的与衬底同型的有源区上接触孔电阻的测试结构，其特征在于：所述测试结构设置于划片槽区域。
9.一种测试与衬底同型的有源区上接触孔电阻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在与衬底同型的有源区上形成m组接触孔阵列，第i组接触孔阵列中所含接触孔的数量依次为Ni，其中m≥3，i＝1、…、m，且各组接触孔阵列中的接触孔数量均不相同；
(2)每组接触孔阵列中的接触孔通过一根金属线引出，第i根金属线的两端分别连接两个不同的测试端口N2i-1、N2i，其中i＝1、…、m，且各测试端口均不相同；
(3)从m组接触孔阵列中取相邻的三组接触孔阵列，依序编号为a、b、c，三组接触孔阵列的接触孔数量分别为Numa、Numb、Numc，且Numa、Numb、Numc互不相同；
(4)以a组接触孔阵列和b组接触孔阵列为一组测试对象，在a组接触孔阵列连接的一个测试端口和b组接触孔阵列连接的一个测试端口之间加电流，在a组接触孔阵列连接的另一个测试端口和b组接触孔阵列连接的另一个测试端口之间通过电压计测量电压，得到a组接触孔阵列到b组接触孔阵列间的所有电阻值Rab，
Rab＝R接触孔a+Rab(有源区+衬底)+R接触孔b
其中，Rab(有源区+衬底)是连接整个衬底的电阻，R接触孔a是a组接触孔阵列的总电阻，R接触孔b是b组接触孔阵列的总电阻；
(5)以b组接触孔阵列和c组接触孔阵列为一组测试对象，在b组接触孔阵列连接的一个测试端口和c组接触孔阵列连接的一个测试端口之间加电流，在b组接触孔阵列连接的另一个测试端口和c组接触孔阵列连接的另一个测试端口之间通过电压计测量电压，得到b组接触孔阵列到c组接触孔阵列间的所有电阻值Rbc，
Rbc＝R接触孔b+Rbc(有源区+衬底)+R接触孔c
其中，Rbc(有源区+衬底)是连接整个衬底的电阻，R接触孔b是b组接触孔阵列的总电阻，R接触孔c是c组接触孔阵列的总电阻；
(6)Rab(有源区+衬底)与Rbc(有源区+衬底)是连接整个衬底的电阻，即Rab(有源区+衬底)＝Rbc (有源区+衬底)，Rab与Rbc的差值即为a组接触孔阵列总电阻与c组接触孔阵列总电阻之差，Rab-Rbc＝R接触孔a-R接触孔c；
其中，R接触孔a＝R接触孔/Numa，R接触孔c＝R接触孔/Numc，R接触孔为单个接触孔的电阻值；
得到单个接触孔的电阻值R接触孔
R接触孔＝(Rab-Rbc)×Numa×Numc/(Numc-Numa)。
10.根据权利要求9所述的测试与衬底同型的有源区上接触孔电阻的方法，其特征在于：所述衬底和有源区均为P型，或均为N型；所述金属线为铝线。
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