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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft integrierte Schaltungseinheiten und insbesondere das Messen von Stromstärke und Widerstand integrierter Schaltungseinheiten unter Verwendung einer kombinierten Dioden/Widerstands-Struktur zum Überwachen von Abweichungen im Herstellungsverfahren für integrierte Schaltungen.
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Geringe Veränderungen im Herstellungsverfahren für integrierte Schaltungen können große Folgen haben, welche die Leistungsfähigkeit der einzelnen integrierten Schaltungseinheiten nachteilig beeinflussen können. Deswegen ist es oft nützlich, Einheiten einzubeziehen, welche während des Herstellungsverfahrens oder danach getestet werden können. Einige Messungen, die beim Testen von integrierten Schaltungseinheiten nützlich sind, umfassen zum Beispiel den Widerstand und den Stromfluss. Die Testeinheiten können verschiedene Leistungseigenschaften herausstellen, welche aus Änderungen im Herstellungsverfahren resultieren.
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Aus der Druckschrift
US 5 485 095 A sind beispielsweise Test-Schaltkreise und Verfahren zum genauen Markieren von Widerständen in einer strom-führenden Struktur eines integrierten Schaltkreises, welche außerhalb der Spezifikationen liegen, bekannt. Diese nutzen eine Vielzahl von parallelgeschalteten Überwachungsstrukturen und Test-Mittel um die Überwachungsstrukturen zu überwachen. Jede Überwachungsstruktur beinhaltet eine Test-Struktur und ein zugeordnetes grenzwertsensitives Gerät. Jede Test-Struktur ist in Bezug auf die stromführende Struktur des integrierten Schaltkreises vorgestaltet, so dass ein Widerstand außerhalb der Spezifikationen in der Test-Struktur einen möglichen Widerstand außerhalb der Spezifikationen in der stromführenden Struktur anzeigt.
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Aus der Druckschrift
US 5 801 065 A ist ferner eine kompakte Widerstand-Kondensator-Halbleiterstruktur (RC) bekannt, welche für integrierte Widerstands-Kondensator(RC) und Widerstands-Kondensator-Dioden-Netzwerke (RCD) geeignet ist. Diese beinhaltet einen Halbleiterkörper, eine darüber liegende dielektrische Schicht, und eine ohm'sche Platte die über der dielektrischen Schicht angeordnet ist. Die ohm'sche Patte bildet sowohl einen Widerstand als auch zumindest einen Teil der oberen Platte eines Kondensators, dessen untere Platte durch einen Teil des Halbleiterkörpers unterhalb der dielektrischen Schicht gebildet wird. Eine kapazitive Struktur welche einen hohen Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD) gewährleistet wird durch einen Halbleiterkörper gebildet, welcher eine stark dotierte Oberflächenschicht beinhaltet, deren Flächenwiderstand nicht oberhalb von 5 Ohm/Quadrat liegt. Die Oberflächenschicht bildet die untere Platte eines Kondensators, dessen obere Platte durch eine leitende Platte gebildet wird, die auf einer dielektrischen Schicht liegt, die wiederum auf dem Halbleiterkörper aufliegt.
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Die unten beschriebenen Einheiten und Verfahren helfen dabei, die Veränderungen zu überwachen, die innerhalb integrierter Schaltungseinheiten auftreten, wenn das Herstellungsverfahren geändert wird.
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KURZDARSTELLUNG
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Durch eine beispielhafte Verfahrens-Ausführungsform hierin werden innerhalb einer integrierten Schaltungsstruktur mehrere Diode/Widerstands-Einheiten gebildet, wobei eine Herstellungsanlage benutzt wird, die operativ mit einer computergesteuerten Maschine verbunden ist. Jede der Diode/Widerstands-Einheiten weist eine Diodeneinheit und eine Widerstandseinheit auf, die in einer Einzelstruktur integriert sind. In dem Verfahren wird während des Testens der integrierten Schaltungsstruktur der Widerstand jeder der Diode/Widerstands-Einheiten gemessen, wobei eine Testanlage benutzt wird, die operativ mit der computergesteuerten Maschine verbunden ist. In dem Verfahren wird während des Testens der integrierten Schaltungsstruktur unter Benutzung der Testanlage auch die Stromstärke durch jede der Diode/Widerstands-Einheiten gemessen. Anschließend werden in dem Verfahren Reaktionskurven für den Widerstand und die Stromstärke als Funktion von Abweichungen von Eigenschaften von Einheiten innerhalb der integrierten Schaltungsstruktur und/oder Abweichungen von Herstellungsverfahren der Einheiten innerhalb der integrierten Schaltungsstruktur berechnet.
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In einer anderen Verfahrens-Ausführungsform hierin wird eine integrierte Schaltungsstruktur unter Benutzung einer computergesteuerten Maschine in eine Gruppe diskreter Teile unterteilt. In diesem Verfahren werden innerhalb jedes der Teile mehrere Diode/Widerstands-Einheiten gebildet, wobei eine Herstellungsanlage benutzt wird, die operativ mit einer computergesteuerten Maschine verbunden ist. Jede der Diode/Widerstands-Einheiten weist eine Diodeneinheit und eine Widerstandseinheit auf, die in einer Einzelstruktur integriert sind. In dem Verfahren wird während des Testens der integrierten Schaltungsstruktur der Widerstand jeder der Diode/Widerstands-Einheiten gemessen, wobei eine Testanlage benutzt wird, die operativ mit der computergesteuerten Maschine verbunden ist. In dem Verfahren wird während des Testens der integrierten Schaltungsstruktur unter Benutzung der Testanlage auch die Stromstärke durch jede der Diode/Widerstands-Einheiten gemessen. Anschließend werden in dem Verfahren für jeden der Teile basierend auf dem Widerstand und der Stromstärke für jede der Diode/Widerstands-Einheiten innerhalb jedes der Teile (unter Benutzung der computergesteuerten Maschine) der mittlere Widerstand und die mittlere Stromstärke gemessen. In dem Verfahren werden unter Benutzung der computergesteuerten Maschine auch Reaktionskurven für den mittleren Widerstand und die mittlere Stromstärke als Funktion von Abweichungen von Eigenschaften von Transistoreinheiten innerhalb der integrierten Schaltungsstruktur (einschließlich Abweichungen der Gate-Länge und/oder Abweichungen der Abstandhaltergröße) und/oder Abweichungen von Herstellungsverfahren der Transistoreinheiten innerhalb der integrierten Schaltungsstruktur (einschließlich Abweichungen beim Kurzzeittempern und/oder Implantationsabweichungen) berechnet.
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Eine Ausführungsform einer integrierten Schaltungsstruktur hierin weist mehrere Diode/Widerstands-Einheiten innerhalb einer integrierten Schaltungsstruktur auf. Jede der Diode/Widerstands-Einheiten weist eine Kathode auf, welche eine Längenausdehnung, Seiten parallel zu der Längenausdehnung und gegenüber liegende Enden aufweist, die dort angeordnet sind, wo die Längenausdehnung beginnt und endet. Ferner sind entlang den Seiten der Kathode Anoden angeordnet. Die Kathode und die Anoden bilden eine Diodeneinheit. Die Widerstandseinheit ist entlang der Längenausdehnung der Kathode angeordnet. Ferner liefern Verbindungen zu den Anoden eine Stromstärkemessung, und Verbindungen zu den relativ tiefen Diffusionszonen liefern eine Widerstandsmessung.
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Eine weitere Ausführungsform einer integrierten Schaltungsstruktur hierin weist mehrere Diode/Widerstands-Einheiten innerhalb jedes von mehreren Teilen der integrierten Schaltungsstruktur auf. Jede der Diode/Widerstands-Einheiten weist eine Kathode auf, welche eine Längenausdehnung, Seiten parallel zu der Längenausdehnung und gegenüber liegende Enden aufweist, die dort angeordnet sind, wo die Längenausdehnung beginnt und endet. Ferner sind entlang den Seiten der Kathode Anoden angeordnet. An den gegenüber liegenden Enden der Kathode sind relativ tiefe Diffusionszonen angeordnet, und zwischen den relativ tiefen Diffusionszonen ist eine relativ flache Diffusionszone (welche eine Tiefe in der integrierten Schaltungsstruktur aufweist, die geringer ist als die der relativ tiefen Diffusionszonen) angeordnet. Die Kathode und die Anoden bilden eine Diodeneinheit. Die Widerstandseinheit ist entlang der Längenausdehnung der Kathode angeordnet, und der Widerstand wird dementsprechend entlang einer Länge der Kathodenzone gemessen. Ferner liefern Verbindungen zu den Anoden eine Stromstärkemessung, und Verbindungen zu den relativ tiefen Diffusionszonen liefern eine Widerstandsmessung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Ausführungsformen hierin sind besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu verstehen, welche nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und in welchen:
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1 ein schematisches Querschnittsdiagramm ist, welches Ausführungsformen hierin veranschaulicht;
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2 ein schematisches Querschnittsdiagramm ist, welches Ausführungsformen hierin veranschaulicht;
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3 ein schematisches Querschnittsdiagramm ist, welches Ausführungsformen hierin entlang der in 4 dargestellten Linie B-B' veranschaulicht;
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4 eine schematische Draufsicht ist, welche Ausführungsformen hierin veranschaulicht;
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5 ein schematisches Querschnittsdiagramm ist, welches Ausführungsformen hierin entlang der in 4 dargestellten Linie A-A' veranschaulicht;
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6 eine schematische Draufsicht ist, welche Ausführungsformen hierin entlang der in 7 und 8 dargestellten Linie C-C' veranschaulicht;
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7 ein schematisches Querschnittsdiagramm ist, welches Ausführungsformen hierin entlang der in 6 dargestellten Linie A-A' veranschaulicht;
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8 ein schematisches Querschnittsdiagramm ist, welches Ausführungsformen hierin entlang der in 6 dargestellten Linie B-B' veranschaulicht;
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9 eine schematische Draufsicht ist, welche Ausführungsformen hierin veranschaulicht;
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10 eine schematische Draufsicht ist, welche Ausführungsformen hierin veranschaulicht;
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11 ein Ablaufdiagramm ist, welches Ausführungsformen hierin veranschaulicht;
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12 ein schematisches Diagramm eines Hardware-Systems gemäß Ausführungsformen hierin ist und
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13 eine graphische Darstellung ist, welche eine beispielhafte Reaktionskurve zeigt, die durch Ausführungsformen hierin erzeugt wurde.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Wie oben erwähnt, helfen die nachstehend beschriebenen Einheiten und Verfahren dabei, die Veränderungen zu überwachen, die innerhalb integrierter Schaltungseinheiten auftreten, wenn das Herstellungsverfahren (absichtlich oder unabsichtlich) geändert wird. Insbesondere werden in den hierin beschriebenen Ausführungsformen mehrere Diode/Widerstands-Einheiten innerhalb einer integrierten Schaltungsstruktur gebildet, wobei Werkzeuge und Herstellungsverfahren für integrierte Schaltungen angewendet werden. Jede der Diode/Widerstands-Einheiten weist eine Diodeneinheit und eine Widerstandseinheit auf, welche in einer Einzelstruktur integriert sind (welche Komponenten innerhalb einer Einzelstruktur gemeinsam benutzen), anstatt getrennte Widerstände und Dioden zu benutzen, welche in in gewissem Maße ungleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet sein können. Da sich die Widerstands- und Diodeneinheiten intern innerhalb derselben Einzelstruktur befinden, ist jede Leistungsabweichung immer in sich selbst folgerichtig, und die Ausgabereaktion zeigt immer eine korrekte Korrelation.
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Deswegen liefern solche integrierten Diode/Widerstands-Einheiten (welche hauptsächlich für Herstellungs-Testzwecke verwendet werden) eine repräsentativere Anzeige für den Einfluss, den Abweichungen im Herstellungsverfahren auf andere Schaltungselemente (welche hauptsächlich verwendet werden, um die vorgesehene Funktion der integrierten Schaltungseinheit auszuüben) haben, weil die integrierten Diode/Widerstands-Einheiten Widerstands- und Diodeneinheiten mit gleichmäßigem Abstand aufweisen und sogar Komponenten gemeinsam benutzen. Im Gegensatz dazu würden separate Widerstände und Dioden keinen gleichmäßigen Abstand aufweisen und würden keine Komponenten gemeinsam benutzen, was die Ergebnisse von solchen separaten Einheiten weniger gleichmäßig und weniger repräsentativ für andere Schaltungselemente als die integrierten Diode/Widerstands-Einheiten hierin macht. Hierdurch wird ermöglicht, dass die integrierten Diode/Widerstands-Einheiten Abweichungen im Herstellungsverfahren in sehr genauer Weise überwachen.
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Die Widerstands- und Stromstärkeveränderung, welche die hierin offenbarten Diode/Widerstands-Einheiten erfahren, ist für die Veränderung repräsentativ, die in den anderen nicht getesteten funktionellen Schaltungselementen (z. B. Transistoren, Kondensatoren usw.) auftritt, da die Diode/Widerstands-Einheiten und die nicht getesteten Schaltungselemente gleichzeitig (während derselben Verfahrensschritte) hergestellt werden. Zum Beispiel werden die Fremdelemente, die verwendet werden, um die Diode und den Widerstand zu bilden, gleichzeitig mit der Implantation von Fremdelementzonen innerhalb der nicht getesteten Schaltungselemente (z. B. Wannenzonen, Source/Drain-Zonen usw.) implantiert. In ähnlicher Weise werden Leiter und Abstandhalter der Diode und des Widerstands gleichzeitig mit Verdrahtungselementen und Gate-Leitern der Transistoren der anderen Schaltungselemente gebildet. Deswegen tritt jede Veränderung, die an den nicht getesteten Schaltungselementen auftritt, in ähnlicher Weise in der Diode/Widerstands-Einheit auf, wodurch ermöglicht wird, dass die integrierten Diode/Widerstands-Einheiten Abweichungen im Herstellungsverfahren sehr genau überwachen.
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Der Widerstand jeder der Diode/Widerstands-Einheiten wird während des Testens der integrierten Schaltungsstruktur unter Benutzung einer Testanlage gemessen. Die Stromstärke durch jede der Diode/Widerstands-Einheiten wird ebenfalls während des Testens der integrierten Schaltungsstruktur unter Benutzung der Testanlage gemessen. Anschließend werden Reaktionskurven für den Widerstand und die Stromstärke als Funktion von Abweichungen von Eigenschaften der nicht getesteten Einheiten innerhalb der integrierten Schaltungsstruktur und/oder Abweichungen der Herstellungsverfahren der Transistoreinheiten innerhalb der integrierten Schaltungsstruktur berechnet.
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Im Allgemeinen werden Transistorstrukturen durch Abscheiden, Anwachsen oder Implantieren von Fremdelementen in ein Substrat gebildet. Wie hierin verwendet, können „Implantationsverfahren” jede geeignete (entweder derzeit bekannte oder in der Zukunft entwickelte) Form aufweisen und können zum Beispiel Ionenimplantation usw. aufweisen. So veranschaulicht 1 eine integrierte Schaltungseinheit, welche ein Substrat, z. B. ein Silicium-auf-Isolator(Silicon-on-Insulator, SOI)-Substrat, aufweist. Ein „Substrat” kann hierin ein beliebiges Material aufweisen, welches für den gegebenen (entweder derzeit bekannten oder in der Zukunft entwickelten) Zweck geeignet ist, und kann zum Beispiel Si, SiC, SiGe, SiGeC oder organische Strukturen usw. aufweisen. Das Substrat kann eine unterliegende Substratschicht 100 aufweisen, welche durch einen Isolator 102 vom Rest des Substrats 104 isoliert ist. Dieser Isolator 102 ist oft ein Oxid und wird daher gewöhnlich als vergrabene Oxidschicht (Buried Oxide, BOX) bezeichnet.
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Die Seiten der Diode/Widerstands-Einheit sind von benachbarten Einheiten durch Strukturen flacher Grabenisolierungen (Shallow Trench Isolations, STI) 106 isoliert. Die Strukturen flacher Grabenisolierungen werden im Allgemeinen durch Strukturieren von Öffnungen/Gräben innerhalb des Substrats und Anwachsen eines stark isolierenden Materials oder Füllen der Öffnungen mit einem stark isolierenden Material gebildet (hierdurch wird ermöglicht, dass verschiedene aktive Bereiche des Substrats elektrisch voneinander isoliert sind). Ferner kann ein überlagernder Isolator gebildet werden, um die Diode/Widerstands-Einheit 202 elektrisch von Einheiten in benachbarten Schichten einer mehrschichtigen Struktur zu isolieren.
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Für die Zwecke hierin ist ein „Isolator” ein relativer Begriff, mit welchem ein Material oder eine Struktur gemeint ist, die einen deutlich niedrigeren (< 95%) elektrischen Stromfluss als ein „Leiter” zulässt. Die hierin erwähnten Dielektrika (Isolatoren) können zum Beispiel entweder aus einer trockenen Sauerstoffumgebung oder aus Dampf anwachsen und dann strukturiert werden. Alternativ können die Dielektrika hierin aus einem beliebigen der vielen Kandidatenmaterialien mit hoher Dielektrizitätskonstante (High-k-Materialien) gebildet werden, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, eines Gate-Dielektrikums-Stapels aus SiO2 und Si3N4 und Metalloxiden wie Tantaloxid. Die Dicke der Dielektrika hierin kann in Abhängigkeit von der benötigten Leistungsfähigkeit der Einheit variieren.
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Beim Strukturieren eines beliebigen Materials hierin kann das zu strukturierende Material auf irgendeine bekannte Weise anwachsen oder abgeschieden werden, und über dem Material kann eine Strukturierungsschicht (z. B. ein organischer Photoresist) gebildet werden. Die Strukturierungsschicht (der Resist) kann mit einem Muster einer Lichtstrahlung bestrahlt werden (z. B. strukturierte Bestrahlung, Laserbestrahlung usw.), welche in einem Belichtungsmuster bereitgestellt wird, und anschließend wird der Resist unter Verwendung eines chemischen Mittels entwickelt. Durch dieses Verfahren werden die physikalischen Eigenschaften des Abschnitts des Resists verändert, der dem Licht ausgesetzt war. Dann kann ein Abschnitt des Resists weggespült werden, wobei der andere Abschnitt des Resists zurückgelassen wird, um das zu strukturierende Material zu schützen. Danach wird ein Materialentfernungsverfahren (z. B. Plasmaätzen usw.) durchgeführt, um die ungeschützten Abschnitte des zu strukturierenden Materials zu entfernen. Der Resist wird anschließend entfernt, um das darunter angeordnete Material gemäß dem Belichtungsmuster strukturiert zurückzulassen.
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In diesem Beispiel wird die Diode als PNP-Diode beschrieben, welche Anoden des p-Typs und eine Kathode des n-Typs aufweist. Obwohl hierin eine PNP-Diode beschrieben wird, versteht der Fachmann jedoch, dass auch eine NPN-Diode gebildet werden könnte, indem lediglich die Polarität der Dotierstoffe umgekehrt wird. Wie oben erwähnt, können die verschiedenen Fremdelementzonen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, durch Implantation, Abscheidung, Verfahren des Anwachsens usw. gebildet werden.
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Deswegen kann, wie in 1 dargestellt, innerhalb des oberen Abschnitts des Substrats 104 anfänglich eine unterliegende Wannenzone 110 gebildet werden. In diesem Beispiel einer PNP-Diode würde eine solche Wannenzone 110 Fremdelemente des n-Typs aufweisen, z. B. Antimon, Arsen oder Phosphor usw., und die Fremdelementzonen der entgegengesetzten Polarität könnten Fremdelemente des p-Typs aufweisen, z. B. Bor, Aluminium oder Gallium usw.
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Ferner werden, wie in 2 dargestellt, verschiedene Strukturen wie Leiter 122 und auf solchen Leitern 122 ausgebildete Seitenwand-Abstandhalter 126 (welche nicht notwendigerweise in dieser Struktur verwendet werden, aber in anderen Einheiten innerhalb der integrierten Gesamt-Schaltungsstruktur verwendet werden) verwendet, um die Bildung der verschiedenen Fremdelementzonen selbstausrichtend zu machen. Für die Zwecke hierin sind „Seitenwand-Abstandhalter” Strukturen, die im Allgemeinen durch Abscheiden oder Anwachsen einer formangepassten isolierenden Schicht (z. B. eines beliebigen der oben angegebenen Isolatoren) und anschließendes Durchführen eines gerichteten (anisotropen) Ätzverfahrens gebildet werden, mit welchem Material von horizontalen Flächen in einer höheren Geschwindigkeit geätzt wird als Material von vertikalen Flächen, wodurch isolierendes Material entlang den vertikalen Flächen von Strukturen zurückbleibt. Dieses auf den vertikalen Flächen zurückgelassene Material wird als Seitenwand-Abstandhalter bezeichnet.
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Wie in 2 dargestellt, kann anschließend die relativ flache Diffusionszone 116 gebildet werden und weist (wiederum in diesem Beispiel einer PNP-Diode) Fremdelemente des n-Typs auf. Relativ tiefe Diffusionszonen 118 (dargestellt in 5) weisen denselben Fremdelementtyp auf; jedoch werden die Fremdatome der relativ tiefen Diffusionszone 118 relativ zu der flachen Diffusionszone 116 in einer höheren Konzentration und/oder tiefer innerhalb des Substrats 104 gebildet.
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Der Unterschied zwischen der relativ flachen Diffusionszone 116 und den relativ tiefen Diffusionszonen 118 in der Tiefe und der Fremdelementkonzentration wird zum Beispiel durch die Verwendung einer Schutzschicht 124, z. B. einer Nitridschicht, erreicht, die in 3 und 4 dargestellt ist. In der Draufsicht, die in 4 dargestellt ist (wobei 3 ein schematisches Querschnittsdiagramm entlang der in 4 dargestellten Linie B-B' ist), stimmt die Schutzschicht 124 in der Form mit der in 1 dargestellten relativ flachen Diffusionszone 116 überein. Die Schutzschicht 124 wird gebildet, nachdem die relativ flache Diffusionszone gebildet ist.
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Ferner schützt die Schutzschicht 124 die relativ flache Diffusionszone 116 vor weiteren nachfolgenden Fremdelement-Dotierverfahren, mit welchen die relativ tiefe Diffusionszone 118 in Zonen des Substrats 104, die nicht von der Schutzschicht 124 geschützt sind, oder die Leiter, Abstandhalter 122, 126 usw. gebildet werden, wie in 5 dargestellt. 5 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm entlang der in 4 dargestellten Linie A-A' nach Verfahren, welche die frei liegenden Abschnitte der in 4 dargestellten relativ flachen Diffusionszone 116 in relativ tiefe Diffusionszonen 118 verändern.
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Bezug nehmend nun auf die Zeichnungen der fertig gestellten Struktur, veranschaulichen 6 bis 10 ein Beispiel einer Diode/Widerstands-Einheit, welche hierin verwendet werden kann. Speziell ist 6 eine schematische Draufsicht auf eine Diode/Widerstands-Einheit hierin (entlang der in 7 bis 8 dargestellten Linie C-C'). Ferner ist 7 ein schematisches Querschnittsdiagramm entlang der in 6 dargestellten Linie A-A'; und 8 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm entlang der in 6 dargestellten Linie B-B'. 9 ist eine ähnliche Ansicht wie jene in 6 gezeigte, außer dass in 9 die Diodenkontakte 128 und die Widerstandskontakte 130 über der in 6 veranschaulichten Struktur dargestellt sind, um die Position solcher Kontakte zu veranschaulichen.
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Die Diode/Widerstands-Einheit 202 weist eine Kathode 116/118 auf. Die Kathode 116/118 weist eine Längenausdehnung auf, die in der Ansicht, die in 6 dargestellt ist, vom oberen Ende der Seite bis zum unteren Ende der Seite verläuft. Die Kathode 116/118 weist auch Seiten parallel zu der Längenausdehnung und gegenüber liegende Enden auf, die dort angeordnet sind, wo die Längenausdehnung beginnt und endet. Anoden 114 sind entlang den Seiten der Kathode 116/118 angeordnet. Die Kathode 116/118 und die Anoden 114 bilden eine Diodeneinheit, welche verwendet werden kann, um die Stromstärke (oder Gegenstromstärke usw.) zu messen.
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Speziell sind innerhalb der Kathode die relativ tiefen Diffusionszonen 118 an den gegenüber liegenden Enden der Kathode angeordnet, und die relativ flache Diffusionszone 116 (welche eine Tiefe in der integrierten Schaltungsstruktur aufweist, die geringer als die der relativ tiefen Diffusionszonen 118 ist, wie in 7 und 8 dargestellt) ist zwischen den relativ tiefen Diffusionszonen 118 angeordnet.
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Wie oben erwähnt, werden die Anoden 114 gebildet, indem Fremdelementzonen des p-Typs 114 gebildet werden. Silicid 120 kann über Zonen gebildet werden, die nicht von der Schutzschicht 124 oder den Leitern 122, Abstandhaltern 126 usw. geschützt sind. Deswegen ist das Silicid 120 an der Oberseite jeder Anodenzone 114, an der Oberseite jeder relativ tiefen Diffusionszone 118 und an den Oberseiten der Leiter 122 angeordnet, wie in 7 und 8 dargestellt.
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Anodenkontakte 128 (hierin manchmal als erste leitfähige Kontakte bezeichnet) sind so strukturiert, dass sie mit den Anoden 114 verbunden sind, und zweite Kontakte 130 (welche von den ersten Kontakten 128 getrennt sind) sind mit den relativ tiefen Diffusionszonen 118 verbunden. Die Positionen dieser zwei Kontaktpaare (von denen ein Paar die Stromstärke misst und das andere Paar den Widerstand misst) sind auch in 9 der in 6 dargestellten Struktur überlagert dargestellt. Die hierin erwähnten Leiter können aus einem beliebigen leitfähigen Material gebildet werden, z. B. aus polykristallinem Silicium (Polysilicium), amorphem Silicium, einer Kombination aus amorphem Silicium und Polysilicium und Polysilicium-Germanium, leitfähig gemacht durch die Gegenwart eines geeigneten Dotierstoffs. Alternativ kann es sich bei den Leitern hierin um ein oder mehrere Metalle, wie z. B. Wolfram, Hafnium, Tantal, Molybdän, Titan oder Nickel oder ein Metallsilicid, sowie beliebige Legierungen solcher Metalle handeln, und diese können durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, chemische Abscheidung aus der Gasphase oder eine beliebige andere Technik abgeschieden werden, die auf dem Fachgebiet bekannt ist.
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Die Stromstärke wird durch die ersten Kontakte 128 gemessen, und der Widerstand wird durch die zweiten Kontakte 130 gemessen. Die Diodeneinheit 114, 116 und die Widerstandseinheit 116, 118 innerhalb jeder der Diode/Widerstands-Einheiten 202 benutzen gemeinsam die relativ flache Diffusionszone 116 der Kathode. Die Widerstandseinheit 116, 118 ist entlang der Längenausdehnung der Kathode 116/118 angeordnet, und der entsprechende Widerstand wird entlang der Länge der Kathodenzone 116/118 gemessen. Ferner erhält man die Stromstärkemessung aus der Diodeneinheit 114, 116 durch Verbindungen zu den Anoden 114.
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Jede der Diode/Widerstands-Einheiten 202 ist mit allen anderen Diode/Widerstands-Einheiten 202 baugleich. Die Diodeneinheit 114/116 und die Widerstandseinheit 116/118 innerhalb jeder der Diode/Widerstands-Einheiten 202 sind unabhängig zu betreiben, und der Widerstand und die Stromstärke können in unabhängigen Verfahren gemessen werden (oder können gleichzeitig gemessen werden). Die Diode/Widerstands-Einheiten 202 weisen eine Kathodenzone 116/118 auf, und der Widerstand wird entlang der Länge der Kathodenzone 116/118 gemessen. Die Diodeneinheit 114, 116 und die Widerstandseinheit 116/118 innerhalb jeder der Diode/Widerstands-Einheiten 202 benutzen interne Komponenten gemeinsam. Wiederum weisen die Diode/Widerstands-Einheiten 202 erste Kontakte 128 und zweite Kontakte 130 auf, welche voneinander getrennt sind, und die Stromstärke wird durch die ersten Kontakte 128 gemessen, und der Widerstand wird durch die zweiten Kontakte 130 gemessen.
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Wie in 11 in Ablaufdiagrammform in Verbindung mit der in 10 dargestellten Struktur dargestellt, wird in einer beispielhaften Verfahrens-Ausführungsform hierin eine integrierte Schaltungsstruktur 200 unter Benutzung einer computergesteuerten Maschine in eine Gruppe diskreter Teile 206 (in 10 durch gestrichelte Linien abgegrenzt) unterteilt 300. In diesem Verfahren werden innerhalb jeder der Teile gleichzeitig mit nicht getesteten Schaltungselementen 204 (Transistoren, Kondensatoren, Dioden, Widerständen, Verdrahtungsstrukturen usw.) mehrere Diode/Widerstands-Einheiten 202 gebildet, wobei eine Herstellungsanlage benutzt wird, die mit der computergesteuerten Maschine operativ verbunden ist. Die Diode/Widerstands-Einheiten 202 können unter den nicht getesteten Schaltungselementen 204 gebildet werden, wie in der Mitte und auf der linken Seite der 10 dargestellt, oder können entlang Schnittzonen (welche den Trennlinien der Teile entsprechen können oder nicht) gebildet werden, wie auf der rechten Seite der 10 dargestellt.
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In Block 302 wird in den Verfahren hierin während des Testens der integrierten Schaltungsstruktur der Widerstand jeder der Diode/Widerstands-Einheiten gemessen, wobei eine Testanlage benutzt wird, die operativ mit einer computergesteuerten Maschine verbunden ist. In Block 304 wird in den Verfahren hierin während des Testens der integrierten Schaltungsstruktur unter Benutzung der Testanlage die Stromstärke durch jede der Diode/Widerstands-Einheiten gemessen.
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Anschließend können in Block 306 in den Verfahren hierin basierend auf dem Widerstand und der Stromstärke für jede der Diode/Widerstands-Einheiten innerhalb jedes der Teile 206 (unter Benutzung der computergesteuerten Maschine) für jeden der Teile 206 der mittlere Widerstand und die mittlere Stromstärke berechnet werden. In dem Verfahren werden in Block 308 unter Benutzung der computergesteuerten Maschine auch Reaktionskurven für den mittleren Widerstand und die mittlere Stromstärke als Funktion von Abweichungen von Eigenschaften von Transistoreinheiten innerhalb der integrierten Schaltungsstruktur (einschließlich Abweichungen der Gate-Länge und/oder Abweichungen der Abstandhaltergröße) und/oder Abweichungen von Herstellungsverfahren der Transistoreinheiten innerhalb der integrierten Schaltungsstruktur (einschließlich Abweichungen beim Kurzzeittempern und/oder Implantationsabweichungen) berechnet. Eine beispielhafte Reaktionskurve ist in 13 dargestellt. Die Reaktionskurven werden in Block 310 aus der computergesteuerten Maschine ausgegeben.
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In Block 308 wird durch die Strukturen und Verfahren hierin beim Erzeugen der Reaktionskurven eine graphische Darstellung für den Widerstand und/oder die Stromstärke für eine gegebene Gruppe von Variablen (Gate-Länge, Abstandhaltergröße, Eigenschaften des Kurzzeittemperns, Implantationsspezies, Implantationsleistung usw.) bereitgestellt. Wenn sich diese Variablen ändern, ändert sich die graphische Darstellung für den Widerstand und die Stromstärke ebenfalls, und die Art dieser Änderung zeigt den Einfluss an, den die Änderung der Herstellungsvariablen nicht nur auf die Diode/Widerstands-Einheiten 202, sondern auch auf die nicht getesteten Schaltungseinheiten 204 erzeugt.
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Die Änderungen des Widerstands und der Stromstärke, welche die Diode/Widerstands-Einheiten 202 erfahren, ist für die Veränderung repräsentativ, die in den nicht getesteten Schaltungselementen 204 auftritt, weil die Diode/Widerstands-Einheiten 202 während derselben Verfahrensschritte hergestellt werden. Zum Beispiel werden die Fremdelemente, die verwendet werden, um die Diode 114/116 und den Widerstand 116/118 zu bilden, die oben beschrieben sind, gleichzeitig mit der Bildung von Fremdelementzonen innerhalb der nicht getesteten Schaltungselemente 204 gebildet. In ähnlicher Weise werden die Leiter 122 und Abstandhalter 126 gleichzeitig mit Verdrahtungselementen und Gate-Leitern der Transistoren der nicht getesteten Schaltungselemente 204 gebildet.
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Deswegen tritt, wenn sich die Bildung der Fremdelemente in den nicht getesteten Schaltungselementen 204 ändert, dieselbe Veränderung in den Diode/Widerstands-Einheiten 202 auf. In ähnlicher Weise tritt, wenn sich in den nicht getesteten Schaltungselementen 204 die Gate-Länge des Leiters 122 oder die Abstandhaltergröße 126 ändert, dieselbe Veränderung in den Diode/Widerstands-Einheiten 202 auf. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Diode/Widerstands-Einheiten 202 eine genaue Repräsentation der Änderung der Stromstärke und des Widerstands innerhalb der nicht getesteten Schaltungselemente 204 bereitstellen. Somit stellen die Verfahren und Strukturen hierin eine integrierte Diode/Widerstands-Einheit bereit und verwenden diese, um Schaltungs-Designern genau zu ermöglichen, schnell und einfach die Auswirkung zu kennen, die Herstellungsveränderungen auf die integrierten Schaltungseinheiten haben, die hergestellt werden, und Situationen zu identifizieren, in denen die Herstellungsparameter unbeabsichtigt verändert worden sind.
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Eine beispielhafte Hardware-Umgebung zum Realisieren der Ausführungsformen hierin ist in 12 dargestellt. Diese schematische Zeichnung veranschaulicht eine Hardware-Konfiguration eines Informationsverarbeitungs-/Computersystems gemäß den Ausführungsformen hierin. Das System weist mindestens einen Prozessor oder eine Zentralprozessoreinheit (CPU) 10 auf. Die CPUs 10 sind über den Systembus 12 mit verschiedenen Einheiten verbunden, z. B. mit einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 14, einem Nur-Lese-Speicher (ROM) 16 und einem Eingabe/Ausgabe(I/O)-Adapter 18. Der I/O-Adapter kann mit peripheren Einheiten verbinden, z. B. mit Platteneinheiten 11 und Bandlaufwerken 13 oder anderen Programmspeichereinheiten, die von dem System gelesen werden können. Das System kann die erfinderischen Befehle auf den Programmspeichereinheiten lesen und diesen Befehlen folgen, um die Methodik der Ausführungsformen hierin auszuführen. Das System weist ferner einen Benutzerschnittstellen-Adapter 19 auf, welcher eine Tastatur 15, eine Maus 17, einen Lautsprecher 24, ein Mikrofon 22 und/oder andere Benutzerschnittstelleneinheiten, z. B. eine (nicht dargestellte) Touchscreen-Einheit, mit dem Bus 12 verbindet, um Benutzereingaben zu erhalten. Außerdem verbindet ein Kommunikationsadapter 20 den Bus 12 mit einem Datenverarbeitungsnetzwerk 25, und ein Anzeige-Adapter 21 verbindet den Bus 12 mit einer Anzeigeeinheit 23, welche zum Beispiel als Ausgabeeinheit, wie z. B. ein Monitor, Drucker oder Sender, verkörpert sein kann. Eine Testeinheit 30, welche eine Testanlage 32 aufweist, welche integrierte Schaltungseinheiten 200 testet, ist zum Beispiel über das Netzwerk 25 mit den Prozessoren 10 verbunden.
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Die Verfahren, wie sie oben beschrieben sind, werden bei der Herstellung von Chips mit integrierten Schaltungen angewendet. Die resultierenden Chips mit integrierten Schaltungen können vom Hersteller in roher Wafer-Form (d. h. als Einzel-Wafer, der mehrere nicht montierte Chips aufweist), als bloßer Chip oder in montierter Form vertrieben werden. Im letzteren Fall ist der Chip in einer Einzelchip-Montageeinheit (z. B. einem Kunststoffträger mit Leitungen, die an einer Hauptplatine oder einem Träger höherer Ebene befestigt sind) oder in einer Multichip-Montageeinheit (z. B. einem Keramikträger, der Oberflächenverbindungen und/oder vergrabene Verbindungen aufweist) befestigt. In jedem Fall wird der Chip dann als Teil (a) eines Zwischenprodukts, z. B. einer Hauptplatine, oder (b) eines Endprodukts mit anderen Chips, diskreten Schaltungselementen und/oder anderen Signalverarbeitungseinheiten integriert. Bei dem Endprodukt kann es sich um ein beliebiges Produkt handeln, welches Chips mit integrierten Schaltungen aufweist, was von Spielzeugen und anderen einfachen Anwendungen bis zu hoch entwickelten Computerprodukten reicht, welche ein Display, eine Tastatur oder eine andere Eingabeeinheit und einen Zentralprozessor aufweisen.
