Claims (1)
Teststruktur zur Isolationskontrolle in integrierten Schaltungen, wobei elektrisch leitende Verbindungen zwischen Isolationsgebieten und Substratdotierung sowie die elektrische Isolation zwischen voneinander getrennten Isolationsgebieten während als auch nach Abschluß der Scheibenbearbeitung ermittelt werden, gekennzeichnet dadurch, daß in einer Epitaxieschicht vom ersten Leitungstyp (1) ein Isolationsrahmen (3) sowie mindestens zwei in diesem Rahmen realisierte untereinander nicht verbundene Isolationsinseln vom zweiten Leitungstyp (4,5) angeordnet sind, wovon mindestens eine der Isolationsinseln (5) durch ein stark dotiertes begrabenes Gebiet vom ersten Leitungstyp (6) vollständig vom Substrat des zweiten Leitungstyps (2) isoliert ist.Test structure for insulation control in integrated circuits, wherein electrically conductive connections between isolation areas and substrate doping and the electrical insulation between separate isolation areas are determined during and after completion of the disc processing, characterized in that in an epitaxial layer of the first conductivity type (1) an insulating frame (3 ), and at least two insulating islands of the second conductivity type (4, 5) realized in this frame are arranged, of which at least one of the isolation islands (5) is completely separated from the substrate of the second conductivity type (6) by a heavily doped buried region of the first conductivity type (6). 2) is isolated.
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Halbleitertechnik, insbesondere die Bewertung der Isolationsdiffusion bei bipolaren Schaltkreisen.Field of application of the invention is the semiconductor technology, in particular the evaluation of the isolation diffusion in bipolar circuits.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Bekanntermaßen werden in integrierten Schaltungen mit pn-Übergängen, die die elektrische Isolation der Schaltungselemente realisieren, zur Kontrolle der Isolation zwei Epitaxiewannen als Meßstruktur verwendet. Mittels dieser Epitaxiewannenanordnung und einer externen Meßtechnik wird die Sperrkennlinie gemessen. Nachteilig ist, daß hier ein erheblicher meßtechnischer Aufwand trotz einfacher Anordnung der Wannen zur sicheren Bewertung der Sperrströme im Bereich von 10~10A erforderlich ist. Der Versuch die Minimierung der Eindringtiefe bei gleichzeitiger Reduzierung der lateralen Ausdehnung sowie der Bearbeitungszeit der Isolationsdiffusion mittels dieser Epitaxiewannenanordnung ist noch kritischer. In der Praxis wird zur Kontrolle der Eindringtiefe der Schrägschliff herangezogen. Nachteilig dabei ist, besonders bei größeren Scheibendurchmessern, der erhöhte Material- und Zeitaufwand, der einer Routinekontrolle entgegensteht.As is known, in integrated circuits with pn junctions, which realize the electrical isolation of the circuit elements, two epitaxial troughs are used as the measuring structure to control the insulation. By means of this epitaxial trough arrangement and an external measuring technique, the blocking characteristic is measured. The disadvantage is that a considerable effort in terms of metrology is required despite the simple arrangement of the wells for reliable evaluation of the reverse currents in the range of 10 ~ 10 A. The attempt to minimize the penetration depth while reducing the lateral extent and the processing time of the insulation diffusion by means of this epitaxial trough arrangement is even more critical. In practice, the oblique cut is used to control the penetration depth. The disadvantage here is, especially with larger pulley diameters, the increased material and time required, which precludes a routine check.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Es ist das Ziel der Erfindung, eine einfache Teststruktur zu schaffen, mit welcher mit geringem Aufwand eine sichere Bewertung der pn-lsolation sowohl während als auch nach Abschluß der Scheibenbearbeitung ermöglicht wird.It is the object of the invention to provide a simple test structure with which, with little effort, a reliable evaluation of the pn isolation is made possible both during and after completion of the disk processing.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Erfindungsgemäß besteht die Aufgabe darin, eine Teststruktur zu schaffen, die es ermöglicht, eine leichte, sichere und direkte Bewertung der Verbindung der Isolationsdiffusion mit der Dotierungsgrenze eines Scheibensubstrates durchzuführen. Entgegen der üblichen praktischen Anwendung soll die Isolationswirkung elektrisch einfach meßbar sein, zum Beispiel durch eine Widerstandsmessung. Erfindungsgemäß ist die Teststruktur aus einem Isolierrahmen realisiert, der in seiner Epitaxiewanne zwei weitere separate Isolationsgebiete enthält. Das eine dieser separaten Isolationsgebiete besitzt an seinem Grund ein stark dotiertes begrabenes Gebiet, welches in jedem Fall eine elektrische Verbindung zum Substrat mit entgegengesetztem Leitungstyp verhindert. Das andere separate Gebiet geht bis ins Substrat. An dieser Teststruktur läßt sich nun sehr leicht ein ohmscher Widerstand messen, der im Falle ausreichender Isolationstiefe aus äußerem Isolationsrahmen—Scheibensubstratinnerer Isolationsinsel ohne begrabenem Gebiet gebildet wird. Weiterhin muß sich zwischen den beiden separaten Isolationsgebieten innerhalb der Teststruktur ein sehr hoher Widerstand im Gigaohm-Bereich einstellen, da beide voneinander elektrisch isoliert sind, solange keine leitfähigen Störschichten an der Oberfläche gebildet werden. Falls die Isolationstiefe nicljt ausreichend ist, bleibt die Verbindung durch die pn-Übergänge Epitaxie-Isolierrahmen unterbrochen, was einen drastischen WiderPtandsanstieg bis in den Gigaohm-Bereich entspricht, da sich eine Sperrkennlinie mit einer typischen Durchbruchspannung ausbildet. Hierbei sind lediglich das Sperrverhalten bei höheren Strömen um etwa 10 bis 100 μΑ von Bedeutung, was ebenfalls wie die Widerstandsmessung leicht beherrscht wird. Die Teststruktur weist auch bereits während des Scheibenprozesses nach der Isolationsdiffusion störende leitfähige Schichten aus, denn dabei entsteht eine deutliche Widerstandsreduzierung zwischen den inneren separaten Isolationsinseln, wobei die sonst typische Sperrkennlinie durch diese Störschicht überbrückt wird. Mit der erfindungsgemäßen Teststruktur wird somit eine einfache elektrische Kontrolle der pn-lsolation in vertikaler und lateraler Richtung bereits während der Scheibenbearbeitung und damit die Einsparung von Schrägschliffpräparationen ermöglicht.According to the invention, the object is to provide a test structure which makes it possible to carry out an easy, reliable and direct evaluation of the connection of the insulation diffusion with the doping boundary of a disk substrate. Contrary to the usual practical application, the insulation effect should be easy to measure electrically, for example by a resistance measurement. According to the invention, the test structure is realized from an insulating frame which contains two further separate isolation regions in its epitaxial trough. One of these separate isolation regions has at its bottom a heavily doped buried region, which in any case prevents electrical connection to the substrate of opposite conductivity type. The other separate area goes down to the substrate. It is now very easy to measure an ohmic resistance on this test structure, which in the case of sufficient insulation depth is formed from an outer insulation-frame disk substrate inside an insulation island without a buried area. Furthermore, a very high resistance in the gigaohm range must be established between the two separate isolation regions within the test structure, since both are electrically isolated from each other as long as no conductive interference layers are formed on the surface. If the depth of isolation is not sufficient, the connection through the pn-junctions epitaxial-insulated frame remains interrupted, which corresponds to a drastic increase in resistance up to the gigaohm range, since a blocking characteristic with a typical breakdown voltage is formed. Here, only the blocking behavior at higher currents by about 10 to 100 μΑ are important, which is also easily controlled as the resistance measurement. The test structure also exhibits interfering conductive layers even during the disk process after the insulation diffusion, because this results in a significant reduction in resistance between the inner separate insulation islands, the otherwise typical blocking characteristic being bridged by this interference layer. Thus, with the test structure according to the invention, a simple electrical control of the pn insulation in the vertical and lateral direction is already made possible during disk processing and thus the saving of angular cut preparations.
Ausführungsbeispielembodiment
Beschrieben wird die Teststrukturfüreinen Bipolarprozeß mit n-Typ-Epitaxeaufp-Substrat und η-leitendem begrabenen Gebiet, wie in Figur 1 dargestellt.The test structure is described as a bipolar process with n-type epitaxial growth substrate and η-type buried region as shown in FIG.
In einem η-leitenden Epitaxiegebiet 1 auf einem p-Substrat 2 befindet sich ein umschließender Isolationsrahmen 3 und zwei separate Isolationsinseln 4 und 5 derart, daß die laterale Ausdehnung keine leitende Verbindung dieser Gebiete 3,4 und 5 zuläßt.In an η-type epitaxial region 1 on a p-substrate 2 is an enclosing insulating frame 3 and two separate isolation islands 4 and 5 such that the lateral extent does not allow conductive connection of these areas 3,4 and 5.