DE10118402A1

DE10118402A1 - Kontaktkette für das Testen und deren relevantes Fehlerbeseitungsverfahren

Info

Publication number: DE10118402A1
Application number: DE10118402A
Authority: DE
Inventors: Tsung-Liang Tsai
Original assignee: Promos Technologies Inc
Current assignee: Promos Technologies Inc
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2002-10-24
Also published as: US6410353B1; US20020176972A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung liefert eine Struktur einer Kontaktkette, die ein Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine dielektrische Schicht auf dem Substrat, eine Vielzahl von Kontaktstrukturen und zwei Sondenanschlußflächen umfaßt. Die Kontaktstrukturen sind in Serie verbunden und weisen zwei Enden auf. Jede Kontaktstruktur umfaßt ein Kontaktloch in der dielektrischen Schicht und leitendes Material im Kontaktloch für eine elektrische Verbindung mit einer ersten dotierten Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps. Das erste dotierte Gebiet ist auf dem Substrat ausgebildet. Die zwei Sondenanschlußflächen sind jeweils mit den beiden Enden verbunden. Die Steuerkette umfaßt ferner eine Vorrichtung für das ausgewählte Verbinden der ersten dotierten Schicht mit dem Substrat. Wenn die erste dotierte Schicht nicht mit dem Substrat verbunden ist, so kann der Gesamtwiderstand der Kontaktkette durch die beiden Sondenanschlußflächen gemessen werden. Während einer FIB-Fehleranalyse kann die erste dotierte Schicht gezwungen werden, eine Verbindung mit dem Substrat herzustellen, so daß der pn-Übergang zwischen der ersten dotierten Schicht und dem Substrat das Analyseverfahren nicht stört.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Struktur ei ner Kontaktkette für das Testen eines Halbleiterprodukts. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kontaktkette, mit der ein Test und eine Fehleranalyse durch geführt werden kann.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Um die Qualität von Halbleiterchips zu überwachen, wurden verschiedene Testvorrichtungen auf den Ritzlinien zwischen den Halbleiterchips hergestellt. Beispielsweise sollten ein PMOS und ein NMOS auf einer Ritzlinie ähnliche elektrische Eigenschaften wie ein PMOS oder NMOS in den dicht dabei lie genden Halbleiterchips aufweisen. Somit kann man durch das Testen oder Messen der elektrischen Eigenschaften der Test vorrichtungen die Leistung der Vorrichtung in den Halbleiter chips erhalten. Unter diesen Testvorrichtungen gibt es eine spezielle Testvorrichtung, die als Kontaktkette bezeichnet wird, und die verwendet wird, um einen mittleren Widerstands wert der Kontakte in den Halbleiterchips zu erhalten.

Die Kontakte können in mindestens drei Kategorien eingeordnet werden, CG, CS-P und CS-N. CG bezeichnet den Kontakt von der ersten Metallschicht zu einer Gate-Schicht oder einer Gate- Elektrode; CS-P bezeichnet den Kontakt von der ersten Metall schicht zu einem Substrat des P-Typs; und CS-N bezeichnet den Kontakt von der ersten Metallschicht zu einem Substrat des N- Typs. Man beachte bitte die Fig. 1A und 1B. Die Fig. 1A zeigt die Gestaltung einer konventionellen Kontaktkette. Die Fig. 1B zeigt einen Querschnitt der Kontaktkette in Fig. 1A, wenn sie durch CS-P Kontakte implementiert wird. Durch das Untersuchen der Muster der P+ dotierten Schichten 12, der Kontaktlöcher 14 und der ersten Metallstreifen 16 können auf einfache Weise eine Vielzahl von Kontakten, die in Serie ver bunden sind, beobachtet werden. Einen mittleren Kontaktwider stand eines CS-P Kontakts kann man durch das Teilen des Ge samtwiderstands, der zwischen den Anschlüssen Pad1 und Pad2 gemessen wird, durch die gesamte Anzahl der in Serie verbun denen Kontakte erhalten. Mit anderen Worten, man kann den mittleren Kontaktwiderstand eines Kontakts CS-P, CS-N oder CG aus einer Kontaktkette des jeweiligen Kontakttyps erhalten.

Wenn der mittlere Kontaktwiderstand, dem man durch das Testen und Messen erhält, nicht in den gestatteten Bereich fällt, so haben ein oder mehrere Kontakte in der Kontaktkette Probleme. Dies induziert eine Aktion, die man Fehleranalyse nennt, um die wirklichen Gründe für den Fehler zu finden, so daß Pro bleme im Herstellungsverfahren gefunden und behoben werden können.

Eines der konventionellen Werkzeuge für die Fehleranalyse ist ein fokusierter Ionenstrahl (FIB), der wie das wohl bekannte abtastende Elektronenmikroskop (SEM) funktioniert. Durch das Abtasten eines Objekts mit einem positiv geladenen Ionen strahl kann man die mikroskopische Struktur des Objektes beo bachten. Zwei weitere Funktionen des FIB sind wohl bekannt: das Schneiden eines beobachteten Objekts durch ein Ionenbom bardement, um eine Querschnittsansicht zu erhalten, und das Ausbilden eines Verbindungsweges auf seiner Oberfläche durch das Ablagern von Metallionen für das Reparieren der Schal tung.

Vor der Analyse der Ursache, die eine Fehler der Kontaktkette verursacht, durch den FIB muß diese poliert werden, um die Metallstreifen zu entfernen, um die darunter liegende dielek trische Schicht freizulegen.

Die Fig. 2A und 2B zeigen, wie der Ionenstrahl mit einem normalen als Vertiefung ausgebildeten CS-P Kontakt bezie hungsweise einen abnormalen ungefüllten Kontakt CS-P wechsel wirkt. Ein Kontaktkette besteht immer aus Hunderten von Kon takten. Somit wird ohne eine exakte Lokalisierung eines ab normalen Kontakts eine Fehleranalyse nahezu unmöglich. Wie in Fig. 2A gezeigt ist, können, wenn der Ionenstrahl einen nor malen CS-P Kontakt abtastet, positive Ladungen durch das lei tende Material in das Kontaktloch 14 und den in Vorwärtsrich tung gespannte pn-Übergang zwischen der p+ dotierten Schicht und der Vertiefung 10 des n-Typs zur geerdeten Vertiefung 10 des n-Typs fließen. Mit anderen Worten, ein normaler CS-P Kontakt kann die Ladungen, die durch die einschlagenden Ionen getragen werden, ableiten. Wenn der Ionenstrahl einen abnor malen, ungefüllten CS-P Kontakt abtastet, wie das in Fig. 2B gezeigt ist, werden positive Ladungen angehäuft, da das lei tende Material das Kontaktloch 14 nicht genügend füllt, um einen leitenden Pfad zu liefern, so daß die positiven Ladun gen, die früher ankommen, die positiven Ladungen, die später ankommen, abstoßen. Die Bildausbildungstheorie des FIB ba siert auf der Menge der sekundären Elektronen, die durch das Bombardement der positiven Ionen auf den beobachteten Punkt des Objekts verursacht werden. Mit anderen Worten, die unter schiedlichen Interaktionen auf den Oberflächen bewirken die unterschiedlichen Graupegel auf dem Monitor. Wenn positive Ladungen angehäuft werden, was in Fig. 2B auftritt, so wer den die positiven Ladungen, die später ankommen, durch die positiven Ladungen, die früher ankommen, abgestoßen, so daß keine weiteren sekundären Elektronen erzeugt werden können.

Der abnormale Kontakt in Fig. 2B stellt sich als dunklerer Graupegel als beim normalen Kontakt in Fig. 2A dar. Somit werden die normalen und die abnormalen Kontakte des CS-P Typs durch das Prüfen der Graupegel, die auf dem Monitor eines FIB-Werkzeugs gezeigt werden, leicht erkannt.

Der FIB kann jedoch nicht verwendet werden, um normale Kon takte des Typs CS-N und abnormale Kontakte des Typs CS-N zu erkennen. Die Fig. 2C und 2D zeigen, wie der Ionenstrahl mit einem normalen, als Vertiefung ausgebildeten Kontakt ei nes CS-N Typs beziehungsweise einem abnormalen ungefüllten Kontakt eines CS-N Typs wechselwirkt. In Fig. 20 ist der pn- Übergang, der zwischen der N+ dotieren Schicht 20 und der Vertiefung 18 des P-Typs ausgebildet ist, in Sperrichtung vorgespannt, wenn der positive Ionenstrahl den Kontakt abta stet, wenn die Vertiefung 18 des P-Typs geerdet ist, um somit zu verhindern, daß die positiven Ladungen abgeleitet werden können. Auch in Fig. 2D werden die positiven Ladungen nicht abgeleitet, da das leitende Material im Kontaktloch das Kon taktloch nicht so ausreichend ausfüllt, daß es einen leiten den Pfad bildet. Somit sammeln alle Kontakte des CS-N Typs, ob sie nun normal oder abnormal sind, positive Ladungen in ihrem Kontaktloch an, und sie weisen dieselben Graupegel, die auf dem Monitor eines FIB-Werkzeugs angezeigt werden, auf, so daß es schwierig ist, sie voneinander zu unterscheiden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue Struktur für eine Kontaktkette bereit zu stellen, wobei diese die normalen Kontakte des CS-N Typs und die ab normalen Kontakte des CS-N Typs während einer FIB- Fehleranalyse erkennen kann.

Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Ana lyseverfahren für das Erkennen des wirklichen Grundes für die fehlerhafte Kontaktkette der vorliegenden Erfindung bereit zu stellen.

Um die erwähnten Aufgaben zu lösen, liefert die vorliegende Erfindung eine Struktur einer Kontaktkette, die ein Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine dielektrische Schicht auf dem Substrat, eine Vielzahl von Kontaktstrukturen und zwei Sondenanschlußflächen umfaßt. Die Kontaktstrukturen sind in Serie miteinander verbunden und weisen zwei Enden auf. Je de Kontaktstruktur umfaßt ein Kontaktloch in der dielektri schen Schicht und leitendes Material im Kontaktloch, um einen elektrischen Kontakt mit einer ersten dotierten Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps herzustellen. Das erste dotierte Gebiet ist auf dem Substrat ausgebildet. Zwei Sondenanschluß flächen sind jeweils mit den beiden Enden verbunden. Die Kon taktkette umfaßt ferner eine Vorrichtung für das ausgewählte Verbinden der ersten dotierten Schicht mit dem Substrat. Wenn das Substrat nicht mit der ersten dotierten Schicht verbunden ist, so kann der Gesamtwiderstand durch das Anschließen der Sondenanschlußfläche gemessen werden.

Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Verfahren für das Messen des Gesamtwiderstandes einer Kontaktkette. Die Kontaktkette hat eine Vielzahl von Kontaktstrukturen, die in Serie verbunden sind, und zwei Enden. Jede Kontaktstruktur umfaßt ein Kontaktloch in einer dielektrischen Schicht und ein leitendes Material im Kontaktloch und dient dazu, einen elektrischen Kontakt mit einer ersten dotierten Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps herzustellen. Das erste dotierte Gebiet ist auf einem Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet. Zwei Sondenanschlußflächen sind jeweils mit den beiden Enden verbunden. Eine Vorrichtung für das ausgewählte Verbinden der ersten dotierten Schicht mit dem Substrat wird vorgesehen. Die erste dotierte Schicht wird vom Substrat ge trennt. Die Kontaktkette wird durch die beiden Sondenan schlußflächen mit Leistung versorgt. Ein Spannungswert wird über den beiden Sondenanschlußflächen gemessen, und ein Stromwert durch eine der beiden Sondenanschlußflächen wird gemessen, um den gesamten Widerstand zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Fehlerbeseiti gungsverfahren, um eine fehlerhafte Kontaktstruktur unter ei ner Vielzahl von Kontaktstrukturen zu bestimmen. Die Kontakt strukturen sind auf einem Substrat eines ersten Leitfähig keitstyps angeordnet. Eine dielektrische Schicht befindet sich auf dem Substrat. Jede Kontaktstruktur umfaßt ein Kon taktloch in der dielektrischen Schicht und leitendes Material im Kontaktloch, und sie dient dazu, einen elektrischen Kon takt mit einer ersten dotierten Schicht eines zweiten Leitfä higkeitstyps herzustellen. Die erste dotierte Schicht, die ausgewählt mit dem Substrat verbunden wird, ist auf dem Sub strat ausgebildet. Die Schritte des Fehlerbeseitigungsverfah rens gestalten sich folgendermaßen. Zuerst wird das Substrat mit Erde verbunden, und die erste dotierte Schicht wird aus gewählt mit dem Substrat verbunden. Ein Strahl von Ladungs trägern tastet die Kontaktstrukturen ab, um erste Oberflä chenantworten, die den Kontaktstrukturen entsprechen, zu er halten. Eine erste spezifische Kontaktstruktur wird als feh lerhafte Kontaktstruktur ermittelt, wenn deren erste Antwort nicht zu einer vorbestimmten Anforderung paßt.

Mit Hilfe der Vorrichtung für das ausgewählte Verbinden der ersten dotierten Schicht mit dem Substrat ist es sehr leicht, eine spezielle Kontaktstruktur unter den Kontaktstrukturen der Kontaktkette heraus zu finden. Weiterhin können die grundsätzlichen Ursachen der fehlerhaften Kontaktkette durch das Analysieren der Kontaktkette der vorliegenden Erfindung bestimmt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung kann man vollständiger durch das Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbin dung mit den Beispielen und Bezugnahmen, die auf die beglei tenden Zeichnungen gemacht werden, verstehen.

Fig. 1A zeigt eine Gestaltung einer konventionellen Kontakt kette;

Fig. 1B zeigt einen Querschnitt der Kontaktkette in Fig. 1A, wenn sie mit CS-P Kontakten implementiert wird;

Die Fig. 2A und 2B sind zwei Diagramme, die zeigen, wie der Ionenstrahl mit einem normalen als Vertiefung ausgebilde ten Kontakt des CS-P Typs beziehungsweise einem abnormalen, nicht gefüllten Kontakt des CS-P Typs wechselwirkt;

Die Fig. 2C und 2D sind zwei Diagramme, die zeigen, wie der Ionenstrahl mit einem normalen, als Vertiefung ausgebil deten Kontakt des Typs CS-N beziehungsweise einem abnormalen, nicht gefüllten Kontakt des Typs CS-N wechselwirkt;

Fig. 3 zeigt eine Gestaltung einer Kontaktkette des Typs CS- N gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4A zeigt einen Querschnitt der Kontaktkettenstruktur entlang der Linie b'b in Fig. 3;

Fig. 4B zeigt einen Querschnitt der Kontaktkettenstruktur entlang der gefalteten Linie a'a in Fig. 3;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte für das Messen des mittleren Kontaktwiderstands der Kontakte des Typs CS-N in Fig. 3 darstellt;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm für das Darstellen der Schritte für die Behebung der Fehler in der Kontaktkette in Fig. 3;

Fig. 7A zeigt den Entladeweg eines normalen, wohl gefüllten Kontakts des Typs CS-N gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 7B zeigt zwei mögliche Stromkriechwege eines abnormalen Kontakts des Typs CS-N mit einer niedrigen Impedanz.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Der wesentliche Punkt der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung einer steuerbaren Verbindungsvorrichtung, um ausgewählt die N+ dotierte Schicht unter dem CS-N Kontakt mit der darunter liegenden Vertiefung des P-Typs während der Feh leranalyse des FIB zu verbinden, um somit das Problem zu lö sen, das durch den in Sperrichtung vorgespannte pn-Übergang verursacht wird und die Unterscheidung von normalen und ab normalen CS-N Kontakten zu ermöglichen. Weiterhin kann wäh rend des elektrischen Testens die steuerbare Verbindungsvor richtung die elektrische Verbindung zwischen den N+ dotieren Schicht und dem P-Typ Substrat richtig trennen, so daß die Messung des mittleren Kontaktwiderstands nicht beeinflußt wird.

Danach wird eine Kontaktkette des CS-N Typs gemäß der vorlie genden Erfindung als eine Ausführungsform verwendet. Die vor liegende Erfindung kann jedoch auch auf eine Kontaktkette des CS-P Typs angewandt werden, wobei man die gleichen Vorteile erhält. Das Ändern des Leitungstyps einer Vorrichtung ist für einen Fachmann sehr gebräuchlich, weswegen man eine Kontakt kette des CS-P Typs der vorliegenden Erfindung nach dem Lesen der folgenden Abschnitte erzielen kann.

Fig. 3 zeigt eine Gestaltung einer Kontaktkette des CS-N Typs gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 4A, die in Bezug auf die Kontaktkette ähnlich der Fig. 1 B ist, zeigt einen Querschnitt der Kontaktkette entlang der Linie b'b in Fig. 3. Fig. 4B zeigt einen Querschnitt der Kontaktkettenstruktur entlang der gefalteten Linie a'a in Fig. 3. Die Kontaktkette des CS-N Typs wird auf einer Vertiefung 31 des P-Typs gebil det und sie weist 24 Kontakte (C1-C24) des CS-N Typs, die in Serie verbunden sind auf, wobei 6 Kontakte (C1-C6) davon in Fig. 4A gezeigt sind. Jeder Kontakt des CS-N Typs bedeu tet eine Kontaktstruktur für das elektrische Verbinden eines ersten Metallstreifens 30 und einer N+ dotierten Schicht (32a oder 32b), weswegen er ein Kontaktloch 34 und darin befindli ches leitendes Material aufweisen kann. Die 24 Kontakte sind in vier Kontaktreihen angeordnet. Diese 24 Kontakte sind durch erste Metallstreifen 30 oder die N+ dotierten Schichten 32a miteinander verbunden, um eine Kontaktkette auszubilden. Der erste CS-N Kontakt, der als C1 bezeichnet ist, ist mit einer ersten Sondenanschlußfläche 40 über einen ersten Me tallstreifen 30 verbunden, und der letzte CS-N Kontakt, der mit C24 bezeichnet ist, ist mit einer zweiten Sondenanschluß fläche 44 über einen ersten Metallstreifen 30 verbunden.

Zwischen jeweils zwei Kontaktreihen des CS-N Typs sind zwei Steuergateanschlüsse 60 angeordnet. Alle Steuergateanschlüsse 60 sind miteinander verbunden, und durch die Verbindung der Gatekontakte 36 sind diese mit einem ersten Metallstreifen, der viel größer als die anderen Metallstreifen ist, verbun den, um eine Gate-Anschlußfläche 42 zu bilden, wie das in Fig. 3 gezeigt ist.

Zwischen den zwei Steuergateanschlüssen 60 ist eine N+ do tierte Schicht 32b vorgesehen. In dieser Gestaltung ist die N+ dotierte Schicht 32b so ausgedehnt, daß sie an eine P+ do tierte Schicht 33 und einen elektrischen Kontaktbereich der P-Typ Vertiefung 31 stößt. Auf der Grenze zwischen der N+ do tierten Schicht 32b und der P+ dotierten Schicht 33 existie ren mehrere Kontaktlöcher 38, die ein darin befindliches lei tendes Material aufweisen. Die Gestalter müssen beachten, daß einige der Substratkontaktlöcher 38 Teile aufweisen, die sich auf der N+ dotierten Schicht 32b befinden, und Teile, die sich auf der P+ dotieren Schicht 33 befinden, wie das in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, so daß durch das leitende Mate rial in den Substratkontaktlöchern 38 die N+ dotierte Schicht 32b mit der P+ dotierten Schicht 33, die elektrisch äquiva lent zur P-Typ Vertiefung ist, verbunden werden kann. Der er ste Metallstreifen auf den Substratkontaktlöchern 38 weist eine große Fläche auf, damit er als Substratanschlußfläche 46 dienen kann.

Die Fig. 4B zeigt, daß jeder Kontakt der CS-N Kontaktkette neben einem NMOS-Transistor angeordnet ist. Die N+ dotierte Schicht 32a unter jedem CS-N Kontakt dient als eine Drain/Source-Elektrode des NMOS-Transistors, und die N+ do tierte Schicht 32b dient als eine andere Drain/Source- Elektrode des NMOS-Transistors. Der Steuergateanschluß 60 des NMOS-Transistors kann die Verbindung zwischen der N+ dotier ten Schicht 32a und der N+ dotierten Schicht 32b, die mit der P-Typ Vertiefung 31 durch das leitende Material in den Sub stratkontaktlöchern 38 verbunden ist, steuern.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte für das Messen des mittleren Kontaktwiderstands der CS-N Kontakte in Fig. 3 zeigt. Um den mittleren Kontaktwiderstand der CS-N Kontakte zu messen, werden vier Sonden verwendet, um jeweils auf die erste Sondenanschlußfläche 40, die zweite Sondenanschlußfläche 44, die Gateanschlußfläche 42 und die Substratanschluß fläche 46 zu zeigen. Passende Spannungspegel werden an die Gateanschlußfläche 42 und die Substratanschlußfläche 46 ge legt, um die N+ dotierten Schichten 32a von der P-Typ Vertie fung 31 elektrisch zu isolieren (Schritt 70). Die Ga teanschlußfläche 42 und die Substratanschlußfläche 46 werden beispielsweise geerdet, um die NMOS-Transistoren auszuschal ten und die gewünschte Isolation zu erzielen.

Dann wird ein Spannungsabfall V_drop über den ersten und zwei ten Sondenanschlußflächen (40, 42) erzwungen (Schritt 72) und dann werden die induzierten Ströme I_flow durch die ersten oder die zweiten Sondenanschlußflächen gemessen (Schritt 74). Der Gesamtwiderstand R_total der 24 CS-N Kontakte, die in Serie verbunden sind, ist nachfolgend gleich V_drop/I_flow. Somit ist der mittlere Widerstand für einen der 24 CS-N Kontakte gleich R_total geteilt durch 24, die Anzahl der Kontakte (Schritt 76).

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte für die Besei tigung der Fehler in der Kontaktkette der Fig. 3 zeigt. Wenn der erhaltene Wert R_total außerhalb eines vorbestimmten, er warteten Widerstandsbereiches liegt, so wird eine Fehlerbe seitigung notwendig, um den wirklichen Grund für den Fehler in der Kontaktkette zu finden. Die Schritte der Fehlerbesei tigung oder der Fehleranalyse werden nachfolgend beschrieben.

Zunächst sind einige vorbereitende Verfahren für das Herstel len einer Probe für die FIB-Analyse notwendig. Diese vorbe reitende Verfahren, mit denen das leitende Material innerhalb der Kontaktlöcher freigelegt werden soll, umfassen das Polie ren der Oberseite der Kontaktkette, um die ersten Metall streifen vollständig zu entfernen, ohne die dielektrische Schicht 35 zu stark zu beschädigen (Symbol 80).

Dann wird die Probe, die polierte Kontaktkette, in ein FIB- Werkzeug eingeführt und befestigt. Mittlerweile wird die P- Typ Vertiefung 31 der Kontaktkette mit der Erde des FIB- Werkzeugs verbunden.

Der positive Ionenstrahl im FIB-Werkzeug wird dann verwendet, um die Gate-Anschlußfläche 42 abzutasten, wobei das Steuerga te 60 mit positiven Ladungen geladen wird, wie das in Fig. 7A gezeigt ist, und somit erhält das Steuergate 60 eine posi tive Spannung (Schritt 82). Der NMOS wird durch die positive Spannung auf dem Steuergateanschluß angeschaltet, so daß er seinen Drainanschluß und seinen Sourceanschluß, die N+ do tierten Schichten 32a und die N+ dotierte Schicht 32b verbin det. Es wurde vorher erwähnt, daß die N+ dotierte Schicht 32b immer mit der P-Typ Vertiefung 31 verbunden ist, so daß die N+ dotierten Schichten 32a mittlerweile mit der geerdeten P- Typ Vertiefung 31 verbunden sind.

Es werden alle CS-N Kontakte abgetastet, um die Graupegel, die den Kontakten entsprechen, auf dem Monitor des FIB- Werkzeugs anzuzeigen (Schritt 84).

Ein normaler gut gefüllter CS-N Kontakt, wie er auf der rech ten Seite der Fig. 7A gezeigt ist, weist einen Entladeweg auf, der aus der N+ dotierten Schicht 32a, dem Kanal unter dem Steuergate 60, der N+ dotierten Schicht 32b, dem leiten den Material innerhalb des Substratkontaktlochs und der geer deten P-Typ Vertiefung 31 besteht, um die empfangenen Ladun gen abzuleiten. Somit sollte er eine höhere Anzahl sekundäre Elektronen induzieren, um ein helleres Muster auf dem Monitor auszubilden. Es werde angenommen, daß es einen speziellen Kontakt gibt, der ein relativ dunkleres Muster auf dem Moni tor aufweist (die Verzweigung JA des Symbols 86), so daß man annehmen kann, daß der Entladeweg für den speziellen Kontakt eine hohe Impedanz aufweist, oder daß er irgendwo unterbrochen ist und eine offene Schaltung bildet (Schritt 88). Ein möglicher Grund, der zu einem relativ dunklen Muster führt, ist ein nicht gefüllter Kontakt, wobei dieser durch das Be trachten des Querschnitts des spezifischen Kontakts, der durch das FIB-Werkzeug herausgeschnitten wird, verifiziert werden kann.

Wenn alle abgetasteten CS-N Kontakte ähnliche Graupegel auf weisen (der NEIN-Weg des Schritts 86), werden ein Teil der Gateanschlußfläche 42 und der sich darunter befindlichen Ge genstände durch den positiven Ionenstrahl herausgeschnitten, um den Steuergateanschluß mit der P-Typ Vertiefung 31 kurz zu schließen (Schritt 90). Somit wird der NMOS-Transistor durch den geerdeten Steuergateanschluß ausgeschaltet, und die N+ dotierte Schicht 32b und die N+ dotierten Schichten 32a wer den getrennt.

Es werden nochmals alle CS-N Kontakte abgetastet, um die Graupegel, die den Kontakten entsprechen, auf dem Monitor des FIB-Werkzeugs anzuzeigen (Schritt 92).

Theoretisch weist ein guter, gut strukturierter CS-N Kontakt eine in Rückwärtsrichtung vorgespannte pn-Übergang mit einer hohen Impedanz während der FIB-Abtastung auf, wie das vorher erwähnt wurde, wenn der Steuergateanschluß geerdet wird, so daß die hohe Impedanz eines guten Kontakts ein dunkleres Mu ster auf dem Monitor des FIB-Werkzeugs erzeugen sollte.

Wenn ein spezieller Kontakt vorhanden ist, dessen entspre chendes Muster, das auf dem Monitor angezeigt wird, heller als die anderen ist (der JA-Weg des Schritts 94), läßt dies darauf schließen, daß der spezielle Kontakt einen Strom kriechweg mit einer geringeren Impedanz aufweist und er somit einen abnormalen Kontakt darstellt.

Fig. 7B zeigt zwei mögliche Stromkriechwege für einen abnor malen CS-N Kontakt mit niedriger Impedanz. Zwei Gründe kann es geben, daß ein spezieller CS-N Kontakt eine niedrigere Im pedanz zeigt: einer besteht darin, daß der Steuergateanschluß 60 irgendwie einen Kurzschluß mit dem leitenden Material im speziellen Kontakt ausbildet, so daß die Ladungen im Kontakt durch den Steuergateanschluß 60 und die P-Typ Vertiefung 31 zur Erde abfließen, wie das durch den Strom I_LG in Fig. 7B gezeigt ist; der andere Grund ist der, daß der sich darunter befindliche pn-Übergang Defekte aufweist, um die Verbindung zwischen dem Kontakt und der P-Vertiefung 31 auszubilden, wie das durch den Strom I_LJ in Fig. 7B gezeigt ist.

Es wird im allgemeinen ein Vorliegen des Kurschlusses zwi schen dem leitenden Material im speziellen Kontakt und dem Steuergateanschluß 60 angenommen. Man kann diese Annahme ve rifizieren, indem man den speziellen Kontakt bis zur Oberflä che des Steuergateanschlusses 60 hinab poliert (Schritt 98), um durch das SEM des FIB zu prüfen, ob es irgendwelche abnor male Erscheinungen darauf gibt (Schritt 100). Ein abnormales Aussehen läßt auf einen Kurzschluß des Kontakts und des Steu ergateanschlusses 60 schließen (der NEIN-Weg des Schritts 100). Andererseits kann ein normales Aussehen (der JA-Weg im Schritt 100) auf das Vorhandensein des Stromkriechwegs durch die Defekte im pn-Übergang (Schritt 102) schließen lassen.

Wenn während der zweiten FIB-Abtastung nur wenig Anhaltspunk te da sind, um die Kontakte anhand ihrer Graupegel auszuwäh len (der NEIN-Weg des Schritts 94), so bleibt der wahre Grund der fehlerhaften Kontaktkette unbekannt (Schritt 90). Eine Möglichkeit für den Fehler ist durch einen Kurzschluß gege ben, der durch die ersten Metallstreifen 30 verursacht wird, wobei diese visuell geprüft werden sollten, bevor die Probe vorbereitet wird. Die ersten Metallstreifen 30 werden während der Vorbereitung der Probe weg poliert, so daß sie danach nicht mehr geprüft werden können.

Im Vergleich zur Struktur einer konventionellen Kontaktkette, die eine Fehleranalyse der CS-N Kontaktkette schwierig macht, verwendet die Struktur der Kontaktkette der vorliegenden Er findung einen NMOS-Transistor neben den N+ dotierten Schich ten unter den Kontakten, um die N+ dotierten Schichten und die darunter befindliche P-Vertiefung zu verbinden oder zu trennen, womit die beim Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten gelöst werden. Weiterhin erleichtert die Struktur der Kontaktkette der vorliegenden Erfindung nicht nur die Identifizierung eines nicht gefüllten CS-N Kontakts, sondern sie liefert auch einen Weg, um zu identifizieren, ob der Fehler durch einen Kurzschluß des Steuergates oder einen pn-Übergangskriechstrom verursacht wird. Alle diese Vorteile können im Stand der Technik nicht erzielt werden.

Schließlich sollte verständlich sein, daß während die Erfin dung anhand eines Beispiels und anhand einer bevorzugten Aus führungsform beschrieben wurde, die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Sie soll im Gegenteil verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnun gen abdecken, wie das für Fachleute deutlich werden wird. So mit sollte der Umfang der angefügten Ansprüche sich nach der breitesten Interpretation richten, so daß alle solche Modifi kationen und ähnliche Anordnungen umfaßt werden.

Claims

1. Struktur einer Kontaktkette, umfassend:
ein Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps;
ein dielektrische Schicht auf dem Substrat;
eine Vielzahl von Kontaktstrukturen, die in Serie ver bunden sind, und zwei Enden aufweisen, wobei jede Kontakt struktur ein Kontaktloch in der dielektrischen Schicht und leitendes Material im Kontaktloch umfaßt, und dazu dient, ei nen elektrischen Kontakt mit einer ersten dotierten Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps herzustellen, wobei das er ste dotierte Gebiet auf dem Substrat ausgebildet ist;
zwei Sondenanschlußflächen, die jeweils mit den beiden Enden verbunden sind; und
eine Vorrichtung für das ausgewählte Verbinden der er sten dotierten Schicht mit dem Substrat;
wobei, wenn das Substrat nicht mit der ersten dotierten Schicht verbunden ist, ein gesamter Kontaktwiderstand durch eine Untersuchung mit den Sondenanschlußflächen gemessen wird.

2. Struktur der Kontaktkette nach Anspruch 1, wobei die Vor richtung für das ausgewählte Verbinden der ersten dotierten Schicht mit dem Substrat folgendes umfaßt:
eine zweite dotierte Schicht des zweiten Leitfähig keitstyps, die auf dem Substrat ausgebildet und mit dem Sub strat verbunden ist; und
einen Steuergateanschluß, der auf einer Oberfläche des Substrats zwischen der ersten dotierten Schicht und der zwei ten dotierten Schicht ausgebildet ist, um die elektrische Verbindung zwischen der ersten dotierten Schicht und der zweiten dotierten Schicht zu steuern.

3. Struktur der Kontaktkette nach Anspruch 2, wobei die zwei te dotierte Schicht mit dem Substrat durch ein leitendes Material in einem Substratkontaktloch und einer dritten dotier ten Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps verbunden ist, wo bei ein Teil des Substratkontaktlochs auf der zweiten dotier ten Schicht angeordnet ist, und wobei ein Teil des Substrat kontaktlochs auf der dritten dotierten Schicht angeordnet ist.

4. Struktur der Kontaktkette nach Anspruch 2, wobei der Steu ergateanschluß mit einer Gateanschlußfläche verbunden ist, so daß er durch eine äußere Spannung gesteuert werden kann.

5. Struktur der Kontaktkette nach Anspruch 2, wobei der Steu ergateanschluß mit einer Gateanschlußfläche über mindestens ein Gatekontaktloch verbunden ist.

6. Struktur der Kontaktkette nach Anspruch 1, wobei sie wei ter ein Verbindungsnetz aufweist, um jeweils die beiden Enden mit den beiden Sondenanschlußflächen zu verbinden, wobei das Verbindungsnetz mindestens zwei Metallstreifen, die durch dieselbe Metallschicht ausgebildet werden, aufweist.

7. Struktur der Kontaktkette nach Anspruch 1, wobei der erste Leitfähigkeitstyp ein n-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp ein p-Typ ist.

8. Struktur der Kontaktkette nach Anspruch 1, wobei der erste Leitfähigkeitstyp ein p-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp ein n-Typ ist.

9. Verfahren zum Messen des Gesamtwiderstands einer Kontakt kette umfassend:

- Bereitstellen einer Vielzahl von Kontaktstrukturen, die in Serie verbunden sind und zwei Enden aufweisen, wobei jede Kontaktstruktur ein Kontaktloch in einer dielektrischen Schicht und ein leitendes Material im Kontaktloch umfaßt, und zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einer ersten dotierten Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps dient, wo bei das erste dotierte Gebiet auf einem Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet ist;
- Bereitstellen zweier Sondenanschlußflächen, die je weils mit den beiden Enden verbunden sind;
- Bereitstellen einer Vorrichtung für das ausgewählte Verbinden der ersten dotierten Schicht mit dem Substrat;
- Lösen der Verbindung der ersten dotierten Schicht mit dem Substrat;
- Versorgen der Kontaktkette durch die beiden Sondenan schlußflächen mit Energie; und
- Messen eines Spannungswertes über den beiden Sondenan schlußflächen und eines Stromwertes durch eine der beiden Sondenanschlußflächen, um den Gesamtwiderstand zu erhalten.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung für das ausgewählte Verbinden der ersten dotierten Schicht mit dem Substrat eine zweite dotierte Schicht des zweiten Leitfähig keitstyps und einen Steuergateanschluß umfaßt, wobei die zweite dotierte Schicht, die auf dem Substrat ausgebildet ist, mit dem Substrat verbunden ist, wobei der Steuerga teanschluß auf einer Oberfläche des Substrats zwischen der ersten dotierten Schicht und der zweiten Schicht ausgebildet ist, um die elektrische Verbindung zwischen der ersten do tierten Schicht und der zweiten dotierten Schicht zu steuern, und der Schritt des Lösens der Verbindung der ersten dotier ten Schicht vom Substrat aus dem Bereitstellen einer Spannung an der Steuergateanschlußfläche besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 11, wobei es weiter einen Schritt der Bereitstellung eines Substratkontaktlochs, von leitendem Material im Substratkontaktloch und einer dritten dotierten Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps umfaßt, wobei die drit te dotierte Schicht auf dem Substrat ausgebildet ist, um die zweite dotierte Schicht mit dem Substrat zu verbinden, wobei ein Teil des Substratkontaktlochs auf der zweiten dotierten Schicht angeordnet ist, und wobei ein Teil des Substratkon taktlochs auf der dritten dotierten Schicht angeordnet ist.

12. Fehlerbeseitigungsverfahren für das Bestimmen einer feh lerhaften Kontaktstruktur unter einer Vielzahl von Kontakt strukturen, wobei die Kontaktstrukturen auf einem Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet sind, sich eine dielektrische Schicht auf dem Substrat befindet, jede Kon taktstruktur ein Kontaktloch in der dielektrischen Schicht und leitendes Material im Kontaktloch umfaßt und dazu dient, einen elektrischen Kontakt mit einer ersten dotierten Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps herzustellen, wobei die er ste dotierte Schicht, die ausgewählt mit dem Substrat verbun den wird, auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei das Fehler beseitigungsverfahren folgendes umfaßt:
Verbinden des Substrats mit Erde;
ein ausgewähltes Verbinden der ersten dotierten Schicht mit dem Substrat;
Abtasten der Kontaktstrukturen durch einen Strom von Ladungsträgern, um erste Oberflächenantworten, die den Kon taktstrukturen entsprechen, zu erhalten; und
Wiederfinden einer ersten speziellen Kontaktstruktur als fehlerhafte Kontaktstruktur, deren erste Antwort auf eine vorbestimmte Anforderung nicht paßt.

13. Fehlerbeseitigungsverfahren nach Anspruch 12, wobei die erste dotierte Schicht durch einen Steuergateanschluß gesteu ert wird, um sie ausgewählt mit einer zweiten dotierten Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps zu verbinden, wobei die zweite dotierte Schicht mit dem Substrat verbunden ist, und der Schritt des Auswählens, um die erste dotierte Schicht mit dem Substrat zu verbinden, durch das Laden des Steuerga teanschlußes mit dem Strahl der Ladungsträger implementiert wird, um die erste dotierte Schicht mit der zweiten dotierten Schicht zu verbinden.

14. Fehlerbeseitigungsverfahren nach Anspruch 13, wobei min destens ein Gatekontaktloch mit darin befindlichem leitendem Material auf dem Steuergate vorgesehen ist und der Schritt des Ladens durch das Abtasten des Gatekontaktloches mit dem Strahl der Ladungsträger implementiert wird.

15. Fehlerbeseitigungsverfahren nach Anspruch 12, wobei, wenn die erste spezielle Kontaktstruktur nicht gefunden wird, das Fehlerbeseitigungsverfahren weiter die folgenden Schritte um faßt:

- elektrisches Isolieren der ersten dotierten Schicht vom Substrat;
- Abtasten der Kontaktstrukturen durch den Strahl der Ladungsträger, um zweite Oberflächenantworten, die den Kon taktstrukturen entsprechen, zu erhalten; und

Wiederfinden einer zweiten spezifischen Kontaktstruktur als die fehlerhafte Kontaktstruktur, deren zweite Antwort nicht zu einer anderen vorbestimmten Anforderung paßt.

16. Fehlerbeseitigungsverfahren nach Anspruch 15, wobei die erste dotierte Schicht durch ein Steuergate gesteuert wird, um ausgewählt eine Verbindung mit einer zweiten dotierten Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps herzustellen, und wo bei der Schritt des elektrischen Isolierens durch das Schnei den des Steuergates durch die Verwendung des Strahls der La dungsträger, um das Steuergate mit dem Substrat zu verbinden, implementiert wird, um somit die erste dotierte Schicht vom Substrat zu isolieren.

17. Fehlerbeseitigungsverfahren nach Anspruch 16, wobei das Fehlerbeseitigungsverfahren weiter einen folgenden Schritt umfaßt: Polieren der zweiten spezifischen Kontaktstruktur bis zu einer Oberfläche des Steuergates, um zu bestimmen, ob die zweite spezifische Kontaktstruktur einen Kurzschluß mit dem Steuergate bildet.

18. Fehlerbeseitigungsverfahren nach Anspruch 12, wobei die Ladungsträger positiv geladen sind.

19. Fehlerbeseitigungsverfahren nach Anspruch 12, wobei der erste Leitfähigkeitstyp ein n-Typ ist, und wobei der zweite Leitfähigkeitstyp ein p-Typ ist.

20. Fehlerbeseitigungsverfahren nach Anspruch 12, wobei der erste Leitfähigkeitstyp ein p-Typ und der zweite Leitfähig keitstyp ein n-Typ ist.