CN206282851U - 半导体测试结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半导体测试结构包括：衬底；若干个条状多晶硅结构，位于衬底表面，呈平行间隔分布；第一金属层，位于多晶硅结构上方，包括若干个呈平行间隔分布的第一金属条，第一金属条横跨多晶硅结构；第一连接通孔，位于第一金属条与衬底之间；第二金属层，包括第二金属条及第三金属条；第二金属条位于第一金属条一侧，并横跨多晶硅结构；第三金属条位于多晶硅结构一侧，并横跨第一金属条；第二连接通孔，位于第一金属条与第三金属条之间；连接通孔组件，位于第二金属条与多晶硅结构之间。通过上述方案的实施，克服了在进行CT到多晶硅结构间部分测试时，失效点定位不准，失效分析的效率以及成功率低的问题，同时不改变原有的测试功能。

Description

半导体测试结构

技术领域

本实用新型属于半导体结构技术领域，特别是涉及一种半导体测试结构。

背景技术

在半导体行业，半导体元件尺寸不断的缩小，由半导体工艺所引发并足以对成品率产生影响的缺陷尺寸，亦不断地微小化。在此种趋势之下，要对这些微小的缺陷做精确的横切面分析已经变得越来越不容易，因此各种显微失效分析(Failure analysis，FA)技术不断的产生，以期待能通过对试片制备方法的改良、分析仪器精密度的提升、以及分析仪器与分析原理的交互运动，来克服这个问题。

其中，现有技术中CT与多晶硅结构间漏电的测试结构如图1和图2所示，包括衬底11，所述衬底包括浅沟槽隔离结构111以及有源区112；位于所述浅沟槽隔离结构111上的若干多晶硅结构12，所述多晶硅结构12呈平行的条状分布；位于所述有源区112上的第一连接通孔14；位于所述第一连接通孔14上的第一金属条131，所述第一金属条131呈平行条状分布；位于所述多晶硅结构12上的第三连接通孔171，其中，所述第一金属条131与所述多晶硅结构12穿插平行分布，所述第一金属条131在远离所述第三连接通孔171的一端与测试焊垫18相连，所述第三连接通孔171通过一金属层(图中未示出)连接测试焊垫18。其具体的测试步骤包括：1)首先进行IV曲线测试验证；2)OBIRCH测试(镭射光束诱发阻抗值变化测试)：OBIRCH常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析，线路漏电路径分析，利用OBIRCH方法，可以有效地对电路中缺陷定位，如线条中的空洞、通孔下的空洞，通孔底部高阻区等，也能有效的检测短路或漏电，是发光显微技术的有力补充；3)利用研磨剥层技术(delayer)至CT处；4)使用SEM扫描电镜进行分析：包括材料结构分析/缺陷观察、元素组成常规微区分析、精确测量元器件尺寸等等；5)使用FIB(Focused Ion Beam)离子束聚焦设备进行分析：进行样品表面成像分析等；6)TEM透射电镜分析：对样品进行纳米级和原子尺度的微分析。但上述测试结构及测试方法存在如下问题：OBIRCH测试，最小只能在微米范围内定位，对于纳米级的结构远不够精确；如果SEM和FIB过程中看不到明显的异常就很难找到问题的原因了。

然而，随着先进制程的研发，电路的密集程度也越来越高，CT(contact，连接通孔)和多晶硅结构(poly)的尺寸已经到了纳米级，CT和多晶硅结构间的空间更小，如果失效点特别小，限于扫描电镜(SEM)的分辨率，聚焦离子束(Focused Ion beam，FIB)过程中很难发现失效点，从而导致无法精确取出透射电镜(TEM)样品观测，整个过程耗时耗力却无法发现问题。因此，CT到多晶硅结构部分的监测变得尤其重要，失效分析技术则是帮助发现问题改善工艺的一个不可或缺的环节。如果不能精确定位失效点的位置，对于微小缺陷的物理验证分析(Physical failure analysis，PFA)过程就犹如大海捞针，很难找到失效原因，这对于工艺的改进起不到任何帮助作用。因此，设计一种有助于进行失效分析的CT与多晶硅结构间漏电的测试结构实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种半导体测试结构，用于解决现有技术中在进行CT到多晶硅结构之间的漏电测试时，失效点定位不准，失效分析的效率以及成功率低的问题，同时不改变原有的测试功能。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种测试结构，所述测试结构包括：衬底；若干个条状多晶硅结构，位于所述衬底表面，呈平行间隔分布；第一金属层，位于所述多晶硅结构上方，包括若干个呈平行间隔分布的第一金属条，所述第一金属条横跨所述多晶硅结构；第一连接通孔，位于所述第一金属条与所述衬底之间，所述第一连接通孔的一端与所述衬底相连接，另一端与所述第一金属条相连接；第二金属层，包括第二金属条及第三金属条；所述第二金属条位于平行间隔分布的所述第一金属条一侧，且位于所述多晶硅结构上方，并横跨平行间隔分布的所述多晶硅结构；所述第三金属条位于平行间隔分布的所述多晶硅结构一侧，且位于所述第一金属条上方，并横跨平行间隔分布的所述第一金属条；第二连接通孔，位于所述第一金属条与所述第三金属条之间，所述第二连接通孔一端与所述第一金属条相连接，另一端与所述第三金属条相连接；连接通孔组件，位于所述第二金属条与所述多晶硅结构之间，连接所述第二金属条与所述多晶硅结构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述衬底内设有若干个间隔分布的浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构将所述衬底分割成多个有源区，其中，所述第一连接通孔连接所述第一金属条与所述有源区；所述多晶硅结构位于所述浅沟槽隔离结构上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述浅沟槽隔离结构为条状结构，所述浅沟槽隔离结构与所述多晶硅结构上下对应设置。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一金属层还包括金属块，所述金属块与所述第一金属条位于同一平面上，且位于所述多晶硅结构与所述第二金属条之间；所述连接通孔组件包括第三连接通孔及第四连接通孔；所述第三连接通孔位于所述多晶硅结构与所述金属块之间，所述第三连接通孔的一端与所述多晶硅结构相连接，另一端与所述金属块相连接；所述第四连接通孔位于所述金属块与所述第二金属条之间，所述第四连接通孔的一端与所述金属块相连接，另一端与所述第二金属条相连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述金属块的数量与所述多晶硅结构的数量相同。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一金属条与所述多晶硅结构相垂直。

作为本实用新型的一种优选方案，与每条所述第一金属条相连接的所述第一连接通孔的数量大于或等于所述多晶硅结构的数量。

作为本实用新型的一种优选方案，与每条所述第一金属条相连接的所述第一连接通孔的数量为所述多晶硅结构的数量的两倍，且所述第一连接通孔对称地分布于所述多晶硅结构的两侧。

作为本实用新型的一种优选方案，所述测试结构还包括测试焊垫，所述测试焊垫分别与所述第二金属条及所述第三金属条相连接。

如上所述，本实用新型所提供的半导体测试结构，在具体操作过程中，具有如下有益效果：

在进行CT到多晶硅结构之间的漏电测试时，失效点定位准确，提高了失效分析的效率以及成功率，同时不改变原有的测试功能。

附图说明

图1显示为现有技术中提供的测试结构的俯视图。

图2显示为现有技术中提供的测试结构俯视图虚线位置处的截面图。

图3显示为本实用新型提供的测试结构的俯视图。

图4显示为本实用新型提供的测试结构俯视图虚线位置处的截面图。

图5显示为本实用新型提供的测试结构测试过程中某状态的结构图。

元件标号说明

11 衬底

111 浅沟槽隔离结构

112 有源区

12 多晶硅结构

13 第一金属层

131 第一金属条

132 金属块

14 第一连接通孔

15 第二金属层

151 第二金属条

152 第三金属条

16 第二连接通孔

17 连接通孔组件

171 第三连接通孔

172 第四连接通孔

18 测试焊垫

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图3至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

如图3-图5所示，本实用新型提供一种测试结构，所述测试结构包括：衬底11；若干个条状多晶硅结构12，位于所述衬底11表面，呈平行间隔分布；第一金属层13(图中未示出)，位于所述多晶硅结构12上方，包括若干个呈平行间隔分布的第一金属条131，所述第一金属条131横跨所述多晶硅结构12；第一连接通孔14，位于所述第一金属条131与所述衬底11之间，所述第一连接通孔14的一端与所述衬底11相连接，另一端与所述第一金属条131相连接；第二金属层15(图中未示出)，包括第二金属条151及第三金属条152；所述第二金属条151位于平行间隔分布的所述第一金属条131一侧，且位于所述多晶硅结构12上方，并横跨平行间隔分布的所述多晶硅结构12；所述第三金属条152位于平行间隔分布的所述多晶硅12结构一侧，且位于所述第一金属条131上方，并横跨平行间隔分布的所述第一金属条131；第二连接通孔16，位于所述第一金属条131与所述第三金属条152之间，所述第二连接通孔16一端与所述第一金属条131相连接，另一端与所述第三金属条152相连接；连接通孔组件17，位于所述第二金属条151与所述多晶硅结构12之间，连接所述第二金属条151与所述多晶硅结构12。

作为示例，所述衬底11内设有若干个间隔分布的浅沟槽隔离结构111，所述浅沟槽隔离结构111将所述衬底11分割成多个有源区112，其中，所述第一连接通孔14连接所述第一金属条131与所述有源区112；所述多晶硅结构12位于所述浅沟槽隔离结构111上。其中，在其他实施例中，所述浅沟槽隔离结构111也可以为其他隔离结构。

作为示例，所述浅沟槽隔离结构111为条状结构，所述浅沟槽隔离结构111与所述多晶硅结构12上下对应设置。

作为示例，所述第一金属层13还包括金属块132，所述金属块132与所述第一金属条131位于同一平面上，且位于所述多晶硅结构12与所述第二金属条151之间；所述连接通孔组件17包括第三连接通孔171及第四连接通孔172；所述第三连接通孔171位于所述多晶硅结构12与所述金属块132之间，所述第三连接通孔171的一端与所述多晶硅结构12相连接，另一端与所述金属块132相连接；所述第四连接通孔172位于所述金属块132与所述第二金属条151之间，所述第四连接通孔172的一端与所述金属块132相连接，另一端与所述第二金属条151相连接。

其中，所述连接通孔组件17还可以为包括一个或多个连接通孔的组件，可以代替上述实施方式中所述第三连接通孔171及第四连接通孔172，连接所述第二金属条151与所述多晶硅结构12。

作为示例，所述金属块132的数量与所述多晶硅结构12的数量相同。

作为示例，所述第一金属条131与所述多晶硅结构12相垂直。

另外，在其他具体实施方式中，还包括所述第一金属条131斜跨在所述多晶硅结构12上的方案，根据实际需求所设置，在此不做限制。

作为示例，与每条所述第一金属条131相连接的所述第一连接通孔14的数量大于或等于所述多晶硅结构12的数量。

作为示例，与每条所述第一金属条131相连接的所述第一连接通孔14的数量为所述多晶硅结构12的数量的两倍，且所述第一连接通孔14对称地分布于所述多晶硅结构12的两侧。

作为示例，所述测试结构还包括测试焊垫18，所述测试焊垫18分别与所述第二金属条151及所述第三金属条152相连接。在其他的具体实施方式中，也可以不设置所述测试焊垫18，可以直接在在所对应的金属层或其他测试点进行测试。

如图3和图5所示，为本实用新型所提供的测试结构在具体的测试过程当中的两个状态的示意图，依据本实用新型的测试结构：

1)首先进行IV曲线测试验证；2)利用OBIRCH在第二金属层15处进行定位，抓热点大致确定热点范围，例如，在本实施例中，定位后其热点范围如图3中的圆虚框所示；3)利用研磨剥层技术(delayer)至第一金属层13；4)利用纳米探针的EBAC功能探测上述热点附近的第一金属层13，例如，在本实施例中，对图3所示的圆虚线框所延及的每一所述第一金属条131进行探测，如果所测的第一金属条131与与其垂直方向的所述多晶硅结构12一起变暗，则表明所测的第一金属条131与与其垂直方向的所述多晶硅结构12间有漏电，即失效点就在二者的交叉点处，从而达到准确定位的目的，本实施例中，按照该步定位后失效点区域为如图5椭圆虚线框所示；5)利用FIB进行样品表面成像分析等；6)TEM透射电镜分析：则接下来只需要在定位处取TEM样品观察即可，大大提高准确率和成功率。

综上所述，本实用新型提供一种测试结构，其特征在于，所述测试结构包括：衬底；若干个条状多晶硅结构，位于所述衬底表面，呈平行间隔分布；第一金属层，位于所述多晶硅结构上方，包括若干个呈平行间隔分布的第一金属条，所述第一金属条横跨所述多晶硅结构；第一连接通孔，位于所述第一金属条与所述衬底之间，所述第一连接通孔的一端与所述衬底相连接，另一端与所述第一金属条相连接；第二金属层，包括第二金属条及第三金属条；所述第二金属条位于平行间隔分布的所述第一金属条一侧，且位于所述多晶硅结构上方，并横跨平行间隔分布的所述多晶硅结构；所述第三金属条位于平行间隔分布的所述多晶硅结构一侧，且位于所述第一金属条上方，并横跨平行间隔分布的所述第一金属条；第二连接通孔，位于所述第一金属条与所述第三金属条之间，所述第二连接通孔一端与所述第一金属条相连接，另一端与所述第三金属条相连接；连接通孔组件，位于所述第二金属条与所述多晶硅结构之间，连接所述第二金属条与所述多晶硅结构。通过上述方案的实施，克服了在进行CT到多晶硅结构间部分测试时，失效点定位不准，失效分析的效率以及成功率低的问题，能够利用上述新型分析结构进行EBAC精确定位，同时不改变原有的测试功能，此设计适用于先进工艺产品CT到多晶硅结构间漏电的测试，比如45nm及以下制程产品的晶圆可接受测试(Wafer Acceptance test，WAT)及RE TDDB(Time Dependent DielectricBreakdown)或Vramp测试。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种测试结构，其特征在于，所述测试结构包括：

衬底；

若干个条状多晶硅结构，位于所述衬底表面，呈平行间隔分布；

第一金属层，位于所述多晶硅结构上方，包括若干个呈平行间隔分布的第一金属条，所述第一金属条横跨所述多晶硅结构；

第一连接通孔，位于所述第一金属条与所述衬底之间，所述第一连接通孔的一端与所述衬底相连接，另一端与所述第一金属条相连接；

第二金属层，包括第二金属条及第三金属条；所述第二金属条位于平行间隔分布的所述第一金属条一侧，且位于所述多晶硅结构上方，并横跨平行间隔分布的所述多晶硅结构；所述第三金属条位于平行间隔分布的所述多晶硅结构一侧，且位于所述第一金属条上方，并横跨平行间隔分布的所述第一金属条；

第二连接通孔，位于所述第一金属条与所述第三金属条之间，所述第二连接通孔一端与所述第一金属条相连接，另一端与所述第三金属条相连接；

连接通孔组件，位于所述第二金属条与所述多晶硅结构之间，连接所述第二金属条与所述多晶硅结构。

2.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述衬底内设有若干个间隔分布的浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构将所述衬底分割成多个有源区，其中，

所述第一连接通孔连接所述第一金属条与所述有源区；

所述多晶硅结构位于所述浅沟槽隔离结构上。

3.根据权利要求2所述的测试结构，其特征在于，所述浅沟槽隔离结构为条状结构，所述浅沟槽隔离结构与所述多晶硅结构上下对应设置。

4.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一金属层还包括金属块，所述金属块与所述第一金属条位于同一平面上，且位于所述多晶硅结构与所述第二金属条之间；

所述连接通孔组件包括第三连接通孔及第四连接通孔；所述第三连接通孔位于所述多晶硅结构与所述金属块之间，所述第三连接通孔的一端与所述多晶硅结构相连接，另一端与所述金属块相连接；所述第四连接通孔位于所述金属块与所述第二金属条之间，所述第四连接通孔的一端与所述金属块相连接，另一端与所述第二金属条相连接。

5.根据权利要求4所述的测试结构，其特征在于，所述金属块的数量与所述多晶硅结构的数量相同。

6.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一金属条与所述多晶硅结构相垂直。

7.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，与每条所述第一金属条相连接的所述第一连接通孔的数量大于或等于所述多晶硅结构的数量。

8.根据权利要求7所述的测试结构，其特征在于，与每条所述第一金属条相连接的所述第一连接通孔的数量为所述多晶硅结构的数量的两倍，且所述第一连接通孔对称地分布于所述多晶硅结构的两侧。

9.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述测试结构还包括测试焊垫，所述测试焊垫分别与所述第二金属条及所述第三金属条相连接。