CN105097779A - 用于检测sti结构的电隔离性能的检测结构和检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构以及用于检测STI结构的电隔离性能的检测方法，其中用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构包括：第一检测电极，第一检测电极垂直于待测试的STI结构的长度方向设置；连接电极，连接电极垂直于STI结构的长度方向设置，连接电极的沿垂直于反型层的方向的结构包括设置在反型层的表面的绝缘层和设置在绝缘层上的电极材料层，当电极材料层加载电压时，绝缘层下方的反型层内形成反转层；第二检测电极，第二检测电极设置在反型层内，且与加载电压时所形成的反转层电连接；第一检测电极与连接电极之间具有一个待检测的STI结构。本申请的检测结构能够承受更高的电压，能够得到更真实准确的击穿电压数据。

Description

用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构和检测方法

技术领域

本申请涉及半导体领域，更具体地，涉及一种用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构以及用于检测STI结构的电隔离性能的检测方法。

背景技术

浅沟槽隔离技术(SIT)作为一种器件隔离技术被广泛使用。浅沟槽隔离技术利用氮化硅掩模经过淀积、图形化、刻蚀硅后形成槽，并在槽中填充淀积氧化物，从而形成STI结构，用于与将各元器件隔离开。

STI结构的主要作用是隔电，现有技术中会对STI结构的电隔离性能进行测试，现有技术的测试结构如图1和2所示，在STI结构100的两侧分别设置第一电极11’和第二电极12’，在第一电极11’上加载测试电压，第二电极12’接地，并实时检测第二电极12’上的电流，以检测STI结构100何时被击穿，从而得到STI结构100的电隔离性能参数。

但是测试中发现，现有技术中的测试方法在STI结构100被击穿之前，STI结构100之下的反型层200会首先被击穿，如图2所示，箭头代表电流的流向，电流通过反型层200导通。反型层200被击穿会使得第二电极12’上的电流出现骤变，该现象会误导测试，使测试得到的STI结构100的电隔离性能数据出现错误。实际测试中该击穿电压约为10v，但是STI结构100在实际使用过程中并不会被10v的电压击穿，所以现有技术的测试方法并不能满足对STI结构100进行测试的需求。

发明内容

本申请旨在提供一种用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构以及用于检测STI结构的电隔离性能的检测方法，以解决现有技术的在STI结构被击穿前两个检测电极之间的反型层就先被击穿，导致无法准确检测STI结构的击穿电压的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构，包括：第一检测电极，第一检测电极垂直于待测试的STI结构的长度方向设置；连接电极，连接电极垂直于STI结构的长度方向设置，连接电极的沿垂直于反型层的方向的结构包括设置在反型层的表面的绝缘层和设置在绝缘层上的电极材料层，当电极材料层加载电压时，绝缘层下方的反型层内形成反转层；第二检测电极，第二检测电极设置在反型层内，且与加载电压时所形成的反转层电连接；第一检测电极与连接电极之间具有一个待检测的STI结构。

进一步地，检测结构包括多个相互间隔设置的第一检测电极与多个相互间隔设置的连接电极，多个连接电极与多个第一检测电极相互交叉设置，每个连接电极与第一检测电极之间均具有一个待测试的STI结构，第二检测电极与每个连接电极在加载电压时所形成的反转层均电连接。

进一步地，检测结构还包括第一连通部，第一连通部与多个第一检测电极的同侧相应端连接形成第一梳状部。

进一步地，第一连通部沿垂直于反型层的方向的结构与第一检测电极的结构相同。

进一步地，第一检测电极、连接电极与STI结构形成检测区域；检测结构还包括第二连通部，第二连通部与多个连接电极的同侧相应端连接形成第二梳状部，且第二梳状部与第一梳状部相对设置。

进一步地，第二连通部沿垂直于反型层的方向的结构与连接电极的结构相同。

进一步地，第二检测电极设置在第二连通部的远离连接电极的一侧，第二检测电极的一个侧面与第二连通部的远离连接电极的侧面处于同一平面中。

进一步地，第一检测电极设置在反型层内。

进一步地，第一检测电极沿垂直于反型层的方向的厚度大于反转层的厚度。

进一步地，第一检测电极与第二检测电极的导电特性相同，反型层与第一检测电极的导电特性相反。

根据本申请的另一方面，还提供了一种用于检测STI结构的电隔离性能的检测方法，包括：以待测STI结构作为STI结构形成上述的检测结构；向检测结构的连接电极的电极材料层加载电压，以在连接电极的绝缘层下的反型层内形成反转层；在第一检测电极和第二检测电极之间接通检测电压，以检测STI结构的电性能。

进一步地，将第一检测电极接地，并向第二检测电极加载检测电压，检测电压的电压值等于向电极材料层加载的电压值，检测第一检测电极上的电流。

进一步地，将第二检测电极接地，并向第一检测电极加载检测电压，检测电压的电压值大于向电极材料层加载的电压值，检测第二检测电极上的电流。

进一步地，反型层为P阱，第一检测电极与第二检测电极由N型半导体材料制成，向电极材料层加载正电压。

进一步地，反型层为N阱，第一检测电极与第二检测电极由P型半导体材料制成，向电极材料层加载负电压。

本申请的检测结构的连接电极设置在位于反型层之上，并依靠电极材料层通电使得反型层内产生反转层，反转层用于导通第一测试电极和第二测试电极，代替现有技术中的设置在反型层内的第二电极，所以相比现有技术中的检测结构，本申请的检测结构能够承受更高的电压，避免在沟槽被击穿前反型层先被击穿，这样能够得到更真实准确的击穿电压数据，从而更准确的测量出沟槽的电隔离能力。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有技术中的用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构的俯视图；

图2示意性示出了图1中的沿A’-A’方向的剖视图；

图3示意性示出了本申请中的用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构的俯视图；

图4示意性示出了图3中的沿A-A方向的剖视图；

图5示意性示出了图3中的沿B-B方向的剖视图；以及

图6示意性示出了图3中的沿C-C方向的剖视图。

图中附图标记：10、第一梳状部；11、第一检测电极；12、第一连通部；20、第二梳状部；21、连接电极；22、第二连通部；30、第二检测电极；211、电极材料层；212、绝缘层；213、反转层；100、STI结构；200、反型层；300、介质层；400、连接通道；11’、第一电极；12’、第二电极。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中的测试方法在STI结构100被击穿之前，STI结构100之下的反型层200会首先被击穿，从而使得第二电极12’上的电流出现骤变，该现象会误导测试，使测试得到的STI结构100的电隔离性能数据出现错误。所以为了得到更准确的STI结构100的电隔离性能参数，就需要一种新型的测试结构与测试方法，避免STI结构100被击穿前反型层200就被击穿。

图3至图6示出了本申请提供的用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构。下面将结合图3至图6，进一步说明本申请所提供的用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构，如图3至6所示，该检测结构包括：第一检测电极11、连接电极21、第二检测电极30。其中，第一检测电极11垂直于待测试的STI结构100的长度方向设置。连接电极21垂直于STI结构100的长度方向设置，且连接电极21的沿垂直于反型层200的方向的结构包括设置在反型层200的表面的绝缘层212和设置在绝缘层212上的电极材料层211，当电极材料层211加载电压时，绝缘层212下方的反型层200内形成反转层213。第二检测电极30设置在反型层200内且与加载电压时所形成的反转层213电连接；第一检测电极11与连接电极21之间具有一个待检测的STI结构100。

本申请的检测结构的连接电极21设置在位于反型层200之上，并依靠电极材料层211通电使得反型层200内产生反转层213，反转层213用于导通第一检测电极11和第二检测电极30，代替现有技术中的设置在反型层200内的第二电极12’，所以相比现有技术中的检测结构，本申请的检测结构能够承受更高的电压，避免在STI结构100被击穿前反型层200先被击穿，这样能够得到更真实准确的击穿电压数据，从而更准确的测量出STI结构100的电隔离能力。

在上述检测结构中可以包括多个相互间隔设置的第一检测电极11与多个相互间隔设置的连接电极21，多个连接电极21与多个第一检测电极11相互交叉设置，每个连接电极21与第一检测电极11之间均具有一个待测试的STI结构100，第二检测电极30与每个连接电极21在加载电压时所形成的反转层213均电连接。

在本申请的一种优选实施方式中，如图3所示，上述检测结构还包括第一连通部12，第一连通部12与多个第一检测电极11的同侧相应端均连接形成第一梳状部10。优选地，上述检测结构还包括第二连通部22，第二连通部22与多个连接电极21的同侧相应端均连接形成第二梳状部20。且第二梳状部20与第一梳状部10相对设置。这种梳状结构的测试结构能够同时对多个STI结构100进行检测，提高了检测效率。

在上述检测结构中，如图6所示，优选第一连通部12沿垂直于反型层200的方向的结构与第一检测电极11的结构相同。更优选地，如图5所示，第二连通部22沿垂直于反型层200的方向的结构与连接电极21的结构相同。由于第二连通部22沿垂直于反型层200的方向的结构与连接电极21的结构相同，所以就如同连接电极21一样，当第二连通部22的电极材料层加载电压时，连接电极21下方的反型层200内会形成第二连通部22的反转层。

在上述检测结构中，优选第二检测电极30设置在第二连通部22的远离连接电极21的一侧，第二检测电极30的一个侧面与第二连通部22的远离连接电极21的侧面处于同一平面中。第二检测电极30通过第二连通部22形成的反转层与连接电极21形成的反转层213电连接，当STI被击穿时，检测电流通过连接电极21形成的反转层213与第二连通部22形成的反转层在第一检测电极11与第二检测电极30之间流通。

在实际操作中，可以在第一连通部12、第二连通部22和第二检测电极30上方的介质层300上开设有导电用的连接通道400，用于与外部电源或检测设备相连接。

在上述检测结构中，优选第一检测电极11设置在反型层200内。如图6所示，该第一检测电极11的结构可以采用与现有技术中的检测电极相同的结构，这样能够在实现测试结构的功能的同时简化工艺，降低生产成本。在本申请的一种优选实施方式中，第一检测电极11沿垂直于反型层200的方向的厚度大于反转层213的厚度(参见图4所示)。由于反转层213的厚度要比现有技术中的检测电极的厚度薄，所以电流更不容易绕过STI结构100，从而确保在STI结构100被击穿之前反型层200不会被击穿。

在上述检测结构中，优选第一检测电极11与第二检测电极30的导电特性相同，反型层200与第一检测电极11的导电特性相反。反型层200为P阱，第一检测电极11与第二检测电极30由N型半导体材料制成；反型层200为N阱，第一检测电极11与第二检测电极30由P型半导体材料制成。优选电极材料层211为含硅电极材料层。

经过试验证明，本申请的检测结构的第一检测电极11与第二检测电极30之间加载超过20v的电压，反型层200也不会被击穿，检测到的STI结构的击穿电压也接近该STI结构的理论击穿电压，相比现有技术中，10v电压就会击穿检测结构的反型层，本申请的检测结构能够更真实地检测出STI结构的击穿电压，保证测量的精确性。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种用于检测STI结构的电隔离性能的检测方法，包括：基于待检测的STI结构100形成上述的检测结构；向检测结构的连接电极21的电极材料层211加载电压，以在连接电极21的绝缘层212下的反型层200内形成反转层213；在第一检测电极11和第二检测电极30之间接通检测电压，以检测STI结构100的电性能。

现有技术中的检测电极之间加载的检测电压达到10v后，在STI结构100未被击穿前，反型层200就会被击穿，本申请的检测结构采用连接电极21形成的反转层213代替检测电极设置在STI结构100的一侧或两侧，使得STI结构100周围的反型层200更不容易击穿，当第一检测电极11和第二检测电极30之间的加载的电压达到20v后，反型层200依然不会被击穿，这样就能够得到更准确的STI结构100的电隔离性能的参数，达到测试目的。

优选地，将第一检测电极11接地，并向第二检测电极30加载检测电压，检测电压的电压值等于向电极材料层211加载的电压值，检测第一检测电极11上的电流。由于第二检测电极30与反转层213点连接，所以为了避免反转层213的电压影响测试结果，将加载在电极材料层211的用于形成反转层213的电压的大小设置为与加载在第二检测电极30上的检测电压的大小相同，这样第二检测电极30上的电压与反转层213的电压相同，二者之间不会形成电流，这样就不会影响检测的准确性。加载在电极材料层211上的电压的极性与加载在第二检测电极30上的电压的极性相反。

可替换地，将第二检测电极30接地，并向第一检测电极11加载检测电压，检测电压的电压值大于向电极材料层211加载的电压值，检测第二检测电极30上的电流。在本实施方式的测试方法中，向所属电极材料层211加载的电压值小于0.55v，因为加载过大的电压会在第二检测电极30中形成过大的电流，影响检测的准确性，而加载小于0.55v的电压所形成的电流很小，当STI被击穿时依然能够明显地检测到第二检测电极30中的电流骤变现象，所以不会对测试精度造成不良影响。

优选地，当反型层200为P阱时，加载在电极材料层211上的电压的范围为+0.355v至+0.445v。优选地，当反型层200为N阱时，加载在电极材料层211上的电压的范围为-0.51v至-0.55v。

优选地，反型层200为P阱，第一检测电极11与第二检测电极30由N型半导体材料制成，向电极材料层211加载正电压。优选地，反型层200为N阱，第一检测电极11与第二检测电极30由P型半导体材料制成，向电极材料层211加载负电压。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施方式实现了如下技术效果：

在检测STI结构100的电隔离性时，在STI结构100被击穿前，STI结构100周围的反型层200不会先被击穿，从而可以避免由于反型层200被击穿产生的电流骤变现象误导检测结果，使检测结果更准确。

以上所述仅为本申请的优选实施方式而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种用于检测STI结构的电隔离性能的检测结构，其特征在于，包括：

第一检测电极(11)，所述第一检测电极(11)垂直于待测试的STI结构(100)的长度方向设置；

连接电极(21)，所述连接电极(21)垂直于所述STI结构(100)的长度方向设置，所述连接电极(21)的沿垂直于反型层(200)的方向的结构包括设置在所述反型层(200)的表面的绝缘层(212)和设置在所述绝缘层(212)上的电极材料层(211)，当所述电极材料层(211)加载电压时，所述绝缘层(212)下方的所述反型层(200)内形成反转层(213)；

第二检测电极(30)，所述第二检测电极(30)设置在所述反型层(200)内，且与加载电压时所形成的所述反转层(213)电连接；

所述第一检测电极(11)与所述连接电极(21)之间具有一个待检测的STI结构(100)。

2.根据权利要求1所述的检测结构，其特征在于，所述检测结构包括多个相互间隔设置的第一检测电极(11)与多个相互间隔设置的连接电极(21)，所述多个连接电极(21)与所述多个第一检测电极(11)相互交叉设置，每个连接电极(21)与第一检测电极(11)之间均具有一个待测试的STI结构(100)，所述第二检测电极(30)与每个所述连接电极(21)在加载电压时所形成的所述反转层(213)均电连接。

3.根据权利要求2所述的检测结构，其特征在于，所述检测结构还包括第一连通部(12)，所述第一连通部(12)与多个所述第一检测电极(11)的同侧相应端连接形成第一梳状部(10)。

4.根据权利要求3所述的检测结构，其特征在于，所述第一连通部(12)沿垂直于所述反型层(200)的方向的结构与所述第一检测电极(11)的结构相同。

5.根据权利要求3所述的检测结构，其特征在于，所述第一检测电极(11)、连接电极(21)与STI结构(100)形成检测区域；所述检测结构还包括第二连通部(22)，所述第二连通部(22)与多个所述连接电极(21)的同侧相应端连接形成第二梳状部(20)，且所述第二梳状部(20)与所述第一梳状部(10)相对设置。

6.根据权利要求5所述的检测结构，其特征在于，所述第二连通部(22)沿垂直于所述反型层(200)的方向的结构与所述连接电极(21)的结构相同。

7.根据权利要求6所述的检测结构，其特征在于，所述第二检测电极(30)设置在所述第二连通部(22)的远离所述连接电极(21)的一侧，所述第二检测电极(30)的一个侧面与所述第二连通部(22)的远离所述连接电极(21)的侧面处于同一平面中。

8.根据权利要求1所述的检测结构，其特征在于，所述第一检测电极(11)设置在所述反型层(200)内。

9.根据权利要求8所述的检测结构，其特征在于，所述第一检测电极(11)沿垂直于所述反型层(200)的方向的厚度大于所述反转层(213)的厚度。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的检测结构，其特征在于，所述第一检测电极(11)与所述第二检测电极(30)的导电特性相同，所述反型层(200)与所述第一检测电极(11)的导电特性相反。

11.一种用于检测STI结构的电隔离性能的检测方法，其特征在于，包括：

基于待检测的STI结构(100)形成权利要求1至10中任一项所述的检测结构；

向所述检测结构的连接电极(21)的电极材料层(211)加载电压，以在所述连接电极(21)的绝缘层(212)下的反型层(200)内形成反转层(213)；

在第一检测电极(11)和第二检测电极(30)之间接通检测电压，以检测所述STI结构(100)的电性能。

12.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于，将所述第一检测电极(11)接地，并向所述第二检测电极(30)加载所述检测电压，所述检测电压的电压值等于向所述电极材料层(211)加载的电压值，检测第一检测电极(11)上的电流。

13.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于，将所述第二检测电极(30)接地，并向所述第一检测电极(11)加载所述检测电压，所述检测电压的电压值大于向所述电极材料层(211)加载的电压值，检测第二检测电极(30)上的电流。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述反型层(200)为P阱，所述第一检测电极(11)与所述第二检测电极(30)由N型半导体材料制成，向所述电极材料层(211)加载正电压。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述反型层(200)为N阱，所述第一检测电极(11)与所述第二检测电极(30)由P型半导体材料制成，向所述电极材料层(211)加载负电压。