專利名稱：半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用電容-時(shí)間(下面稱為C～t)測(cè)定法評(píng)價(jià)半導(dǎo)體元件分離缺陷的測(cè)試結(jié)構(gòu)及測(cè)試方法，該C～t測(cè)定法用于評(píng)價(jià)近年來向高集成化發(fā)展的半導(dǎo)體器件的元件分離結(jié)構(gòu)。
近年來，在向高集成化發(fā)展的半導(dǎo)體器件中，元件分離結(jié)構(gòu)的開發(fā)起著重要的作用。元件分離結(jié)構(gòu)是為了在半導(dǎo)體芯片上形成半導(dǎo)體集成電路而把各元件間分離開用的結(jié)構(gòu)。

圖11是表示晶片及在晶片上形成的半導(dǎo)體芯片與評(píng)價(jià)在半導(dǎo)體芯片2上形成的元件分離結(jié)構(gòu)用的探針的關(guān)系的俯視圖。圖11中，1為晶片，2為在晶片1上形成的半導(dǎo)體芯片，3為在評(píng)價(jià)把在半導(dǎo)體芯片2上形成的半導(dǎo)體元件分離開用的結(jié)構(gòu)時(shí)，接觸到半導(dǎo)體芯片2上施加電壓用的探針。
圖12是表示把圖11中的晶片1上的探針3所接觸的半導(dǎo)體芯片2的部分放大后的斜視圖。探針3相對(duì)于晶片1的主表面大體垂直地壓在晶片1的主表面上，從晶片1的主表面向內(nèi)側(cè)施加壓力。
圖13為用圖12中的4-4線表示的區(qū)域的向視剖面圖。圖13中，5為在晶片1的主表面上形成的用于分離半導(dǎo)體元件的場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)，6為在晶片1的主表面上與場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5連接形成的比該場(chǎng)氧化膜薄的柵極絕緣膜，7為從柵極絕緣膜6的上部蓋在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5的上部而形成的柵極，8為通過利用探針3在晶片1與柵極7之間施加電壓，在晶片1上產(chǎn)生的耗盡層。
還有，圖13示出了半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試的一個(gè)工序。例如，可以利用Mikihiro Kimura，Kaoru Motonami和YasuhiroOnodera在1991年12月發(fā)行的《日本應(yīng)用物理學(xué)會(huì)志》第30卷128號(hào)3634～3637頁上發(fā)表的“依靠低溫氫退火降低在硅隔離端的局部氧化分離端上產(chǎn)生的電流”中所述的在選擇氧化(下面，稱為L(zhǎng)OCOS)分離端周圍產(chǎn)生的電流的測(cè)定方法，進(jìn)行半導(dǎo)體元件分離結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)。
即，首先，測(cè)定由在高頻信號(hào)下不產(chǎn)生耗盡層狀態(tài)的氧化膜6、晶片1及柵極7構(gòu)成的電容器的電容，即氧化膜電容Co。其次，測(cè)定施加疊加了高頻信號(hào)的階躍電壓，產(chǎn)生耗盡層8時(shí)的起始電容量Ci。進(jìn)而，測(cè)定經(jīng)過時(shí)間tF達(dá)到平衡時(shí)的平衡電容量CF。圖14示出了該測(cè)定中電容與時(shí)間關(guān)系之概要。
如果根據(jù)Shroeder和Guldberg的近似，則可用下式給出壽命τgm。(1)式中，ni為本征載流子濃度，NB為襯底雜質(zhì)濃度。τgm=ni8NBCFCotF(HCiCF)2----(1)]]>還有，根據(jù)壽命τgm，可導(dǎo)出(2)式所示的產(chǎn)生電流Jgen。(2)式中，Weff為有效耗盡層寬度，q為載流子具有的電荷量。
Jgem＝qnjWeff/τgm(2)如圖15所示，產(chǎn)生電流可分為面內(nèi)分量和周邊分量，即，包括在面內(nèi)的產(chǎn)生電流JgenA和在LOCOS分離端的產(chǎn)生電流Jgenp。即，利用在面內(nèi)的產(chǎn)生電流JgenA和在選擇氧化分離端的產(chǎn)生電流Jgenp，由(3)式給出產(chǎn)生電流Jgen。Jgen=JgenpPA+JgenA----(3)]]>為了進(jìn)行元件分離結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)測(cè)試，必須只提取例如LOCOS分離端的產(chǎn)生電流Jgenp。因此，改變面積和LOCOS分離端的周邊長(zhǎng)度，根據(jù)幾個(gè)測(cè)定點(diǎn)作成圖15所示的曲線，根據(jù)該曲線上所描繪的直線的斜率，求出每單位長(zhǎng)度的產(chǎn)生電流Jgenp。如果只是該LOCOS分離端的產(chǎn)生電流Jgenp變大，就意味著在LOCOS分離端產(chǎn)生的缺陷變多。
現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)存在下述問題，即如圖13所示，探針3直接接觸到所評(píng)價(jià)的區(qū)域上形成的柵極7上，所以應(yīng)力加到處于柵極7下面的產(chǎn)生耗盡層的區(qū)域內(nèi)，因此，由于新產(chǎn)生復(fù)合中心等，與實(shí)際使用狀態(tài)下應(yīng)該測(cè)定的值相比測(cè)定誤差變大。
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，借助于減小在形成耗盡層的區(qū)域上所加的壓力來提高測(cè)定的準(zhǔn)確度。
另一個(gè)目的在于，通過使分離端的周邊長(zhǎng)度變長(zhǎng)來提高測(cè)定精度。
與本發(fā)明的第一方面有關(guān)的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的特征在于備有在可以形成多個(gè)半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底的主表面上形成的、具有把前述半導(dǎo)體元件分離開的足夠厚度的第1絕緣膜；在前述主表面上與前述第1絕緣膜連接而形成的厚度比前述第1絕緣膜薄的第2絕緣膜；從前述第2絕緣膜延伸到前述第1絕緣膜上而形成的電極；以及在前述第1絕緣膜上形成的、同時(shí)與前述電極電連接的用于以探針來接觸的壓焊區(qū)，前述半導(dǎo)體襯底在前述半導(dǎo)體襯底與前述壓焊區(qū)之間不加電壓時(shí)，在前述電極、前述第2絕緣膜及前述半導(dǎo)體襯底的層疊結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體襯底上不產(chǎn)生耗盡層，當(dāng)施加給定電壓時(shí)，在前述層疊結(jié)構(gòu)中的前述半導(dǎo)體襯底上產(chǎn)生耗盡層，同時(shí)耗盡層一直延伸到前述第1絕緣膜與前述第2絕緣膜的邊界附近之下。
與本發(fā)明的第二方面有關(guān)的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的特征在于，在本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)中，前述第2絕緣膜包括在前述電極下前述主表面的平面形狀互相獨(dú)立的多個(gè)區(qū)域。
與本發(fā)明的第三方面有關(guān)的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的特征在于，在本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)中，前述第2絕緣膜包括在前述電極下前述主表面的平面形狀為S形的區(qū)域。
與本發(fā)明的第四方面有關(guān)的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的特征在于，在本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)中，前述第2絕緣膜包括在前述電極下，前述第1絕緣膜與前述第2絕緣膜的邊界長(zhǎng)度不同的對(duì)于前述主表面的面積相等的多個(gè)區(qū)域；前述電極包括對(duì)應(yīng)于前述第2絕緣膜的前述多個(gè)區(qū)域設(shè)置的互相電絕緣的多個(gè)電極；前述壓焊區(qū)包括對(duì)應(yīng)于前述多個(gè)電極設(shè)置的多個(gè)壓焊區(qū)。
與本發(fā)明的第五方面有關(guān)的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的特征在于，在本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)中，在前述電極附近還備有與前述半導(dǎo)體襯底的前述主表面進(jìn)行電連接用的連接裝置，把前述壓焊區(qū)與前述半導(dǎo)體襯底之間施加的電壓通過前述連接裝置施加到前述半導(dǎo)體襯底上。
與本發(fā)明的第六方面有關(guān)的利用半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法包括準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底的工序、產(chǎn)生耗盡層的工序和測(cè)定工序，上述準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底的工序包括準(zhǔn)備在主表面上可以形成多個(gè)半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底，該襯底備有在前述主表面上形成的具有把前述半導(dǎo)體元件分離開的足夠厚度的第1絕緣膜；在前述主表面上與前述第1絕緣膜連接而形成的厚度比前述第1絕緣膜薄的第2絕緣膜；從前述第2絕緣膜上蓋在前述第1絕緣膜上形成的電極以及在前述第1絕緣膜上形成的同時(shí)與前述電極電氣連接的壓焊區(qū)；上述產(chǎn)生耗盡層的工序是把探針接觸到前述壓焊區(qū)上，在前述電極與前述半導(dǎo)體襯底之間施加給定電壓，利用給定的電壓產(chǎn)生一直到前述第1絕緣膜與前述第2絕緣膜的邊界附近之下的耗盡層；上述測(cè)定工序是測(cè)定從產(chǎn)生耗盡層之后直到達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間。
與本發(fā)明的第七方面有關(guān)的利用半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法的特征在于，在本發(fā)明的第六方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試方法中，前述第2絕緣膜包括在前述電極下的前述第1絕緣膜與前述第2絕緣膜的邊界長(zhǎng)度不同的、對(duì)于前述主表面的面積相等的多個(gè)區(qū)域；前述電極包括對(duì)應(yīng)于前述第2絕緣膜的前述多個(gè)區(qū)域設(shè)置的互相電絕緣的多個(gè)電極；前述壓焊區(qū)包括對(duì)應(yīng)于前述多個(gè)電極設(shè)置的多個(gè)壓焊區(qū)；在前述測(cè)定工序中，能夠通過一次測(cè)定，從與前述多個(gè)壓焊區(qū)接觸的多個(gè)探針收集參數(shù)不同的多個(gè)數(shù)據(jù)。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的剖面斜視圖；圖2是表示把C-t測(cè)定器連接到本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體元件分離端缺陷測(cè)試結(jié)構(gòu)上的狀態(tài)的方框圖；圖3是表示把各種功能附加到圖2中C-t測(cè)定器上時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4是表示形成耗盡層的區(qū)域的長(zhǎng)度對(duì)面積之比與缺陷密度之間的關(guān)系曲線；圖5是表示本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的布局圖；圖6是表示實(shí)施例2的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的另一例的布局圖；圖7是表示本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的布局圖；圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的另一例的布局圖；圖9是表示本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的布局圖；圖10是表示本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的另一例的布局圖；圖11是表示晶片與探針之關(guān)系的俯視圖；圖12是表示把圖11所示的晶片中與探針接觸的半導(dǎo)體芯片部分放大后的斜視圖；圖13為用圖12中用4 4線表示的區(qū)域的向視剖面圖；圖14是表示C-t測(cè)定法中電容量與時(shí)間關(guān)系之概要的曲線圖；圖15是表示形成耗盡層的區(qū)域的長(zhǎng)度對(duì)面積之比與產(chǎn)生電流之間的關(guān)系的曲線圖。
實(shí)施例1圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的剖面斜視圖。
圖1中，1為例如由硅單晶形成的晶片，5為在晶片1的主表面上形成的用于分離存在于晶片1的主表面上的半導(dǎo)體元件的場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)，6為與場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5連接形成的比該場(chǎng)氧化膜薄的柵極絕緣膜、7為從柵極絕緣膜6的上部蓋在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5的上部的由多晶硅形成的柵極，10為在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)上形成的用于實(shí)現(xiàn)與電極7電氣連接的鋁布線結(jié)構(gòu)，10a為把鋁布線結(jié)構(gòu)10與柵極7連接起來的鋁接點(diǎn)，11為在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5的上部形成的與鋁布線結(jié)構(gòu)10電連接的鋁壓焊區(qū)。在這里，場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5與柵極絕緣膜6的邊界相當(dāng)于半導(dǎo)體元件分離端。場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5及柵極絕緣膜6由例如把晶片1氧化了的氧化硅形成。由該柵極絕緣膜6、柵極7和柵極絕緣膜6之下的晶片1構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)形成MIS結(jié)構(gòu)。
在鋁壓焊區(qū)11與晶片1之間不加電壓時(shí)，在該層疊結(jié)構(gòu)中的柵極絕緣膜6正下方的芯片1上不產(chǎn)生耗盡層。在晶片1與鋁壓焊區(qū)11之間施加給定電壓時(shí)，與圖13所示相同，在該層疊結(jié)構(gòu)中的柵極絕緣膜6正下方的芯片1上產(chǎn)生耗盡層，同時(shí)，一直延伸到場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5與柵極絕緣膜6的邊界附近之下的晶片1上。
鋁壓焊區(qū)11是與探針3接觸用于在柵極7與晶片1之間施加電壓的部件。因?yàn)殇X壓焊區(qū)11設(shè)置在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5上，所以，即使通過探針3在鋁壓焊區(qū)11上施加壓力，加在位于柵極絕緣膜6之下形成晶片1的耗盡層的區(qū)域上的應(yīng)力也較小，由該應(yīng)力產(chǎn)生的成為復(fù)合中心等的誤差的原因減少，故能校正實(shí)際使用狀態(tài)與測(cè)定狀態(tài)之差異，能夠提高測(cè)定值的準(zhǔn)確度。
再者，在該實(shí)施例1中，雖然在柵極絕緣膜6之下的晶片1中雜質(zhì)濃度不變，但是，也可在形成阱區(qū)等改變雜質(zhì)濃度的情況下得到與上述實(shí)施例同樣的效果。
圖2是表示把C-t測(cè)定器連接到半導(dǎo)體元件分離端缺陷測(cè)定結(jié)構(gòu)上的狀態(tài)的方框圖。如圖1所示，準(zhǔn)備好把在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5上形成的鋁壓焊區(qū)11與柵極7連接起來那樣的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)。其次，使C-t測(cè)定器12的探針3保持與鋁壓焊區(qū)11接觸的狀態(tài)。而且，在柵極絕緣膜6之下不產(chǎn)生耗盡層的狀態(tài)下，C-t測(cè)定器12在把高頻信號(hào)提供到柵極7上以后測(cè)定由柵極絕緣膜6、柵極7及晶片1形成的電容器的電容量。該電容量相當(dāng)于(1)式中的氧化膜電容量CO。
其次，C-t測(cè)定器12在施加疊加了高頻信號(hào)的階躍電壓從而瞬時(shí)地產(chǎn)生了深耗盡層以后，測(cè)定這時(shí)的起始電容量ci。進(jìn)而，經(jīng)過時(shí)間tF、測(cè)定達(dá)到平衡時(shí)的平衡電容量CF。
再者，為了求出分離端的產(chǎn)生電流Jgenp，必須改變參數(shù)而進(jìn)行多次測(cè)定，因此，如圖3所示，備有能夠收集從測(cè)定器12得到的信息的數(shù)據(jù)收集器13是有效的。
圖3中，壽命計(jì)算功能14根據(jù)C-t測(cè)定器12輸出的信息計(jì)算壽命。作為該信息，也可利用數(shù)據(jù)收集器13中收集的信息。關(guān)于成為測(cè)定對(duì)象的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，預(yù)先可以把本征載流子濃度ni及襯底雜質(zhì)濃度NB之值提供給壽命計(jì)算功能14，就能例如根據(jù)(1)式計(jì)算壽命τgm。
圖3中，產(chǎn)生電流計(jì)算功能15根據(jù)C-t測(cè)定器12輸出的信息計(jì)算產(chǎn)生電流。作為該信息，可以利用數(shù)據(jù)收集器13收集的數(shù)據(jù)和壽命計(jì)算功能14輸出的信息。關(guān)于成為測(cè)定對(duì)象的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，預(yù)先可以把有效耗盡層寬度Weff和載流子的電荷量q提供給產(chǎn)生電流計(jì)算功能15，根據(jù)(2)式計(jì)算產(chǎn)生電流Jgen。而且，預(yù)先把有關(guān)柵極絕緣膜6的平面形狀的數(shù)據(jù)提供給產(chǎn)生電流計(jì)算功能15，求出多個(gè)產(chǎn)生電流Jgen，可以根據(jù)圖15所示曲線上所描繪的直線的斜率，求出分離端的產(chǎn)生電流Jgenp。
圖3中，缺陷密度計(jì)算功能16根據(jù)C-t測(cè)定器12輸出的信息計(jì)算缺陷密度。缺陷密度的計(jì)算，例如可通過后述的(4)式來進(jìn)行。再者，(4)式中，σT表示捕獲截面積，Ven表示熱速度。在(4)式的計(jì)算中所使用的壽命τgm可以利用壽命計(jì)算功能14的輸出。NT=1σTVenτgm----(4)]]>而且，如圖4所示，因?yàn)樵谌毕菝芏萅T中有柵極絕緣膜6的正下方面內(nèi)的缺陷密度NTA和場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5的端部正下方的缺陷密度NTP，所以，缺陷密度計(jì)算功能16根據(jù)多個(gè)數(shù)據(jù)求出端部正下方的缺陷密度NTP。
實(shí)施例2其次，利用圖5說明本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)。圖5是表示本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的布局圖。圖5中，17為在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上形成的柵極，19為在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上形成的與柵極17電氣絕緣的柵極，21為在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上形成的與柵極17及柵極19電氣絕緣的柵極，18、20、22分別為在柵極17、19、21之下與場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5連接形成的比場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5薄的氧化膜的多個(gè)區(qū)域。在這些場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5及柵極絕緣膜6之下，存在圖1所示的晶片1。
柵極絕緣膜6的各區(qū)域18、20、22分別呈橫向長(zhǎng)度為L(zhǎng)1與縱向長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，橫向長(zhǎng)度為L(zhǎng)3與縱向長(zhǎng)度為L(zhǎng)4，橫向長(zhǎng)度為L(zhǎng)5與縱向長(zhǎng)度為L(zhǎng)6的矩形平面形狀。這時(shí)，設(shè)定長(zhǎng)度L1為4，長(zhǎng)度L2～L6分別設(shè)定為4、6、2、7及1。
因而，區(qū)域18、20、22的周長(zhǎng)都相同。另一方面，假定區(qū)域18的面積為16，則區(qū)域20的面積為12，區(qū)域22的面積為7。
關(guān)于柵極17的延長(zhǎng)部17a，雖然省略了其圖示，但它最終連接到與圖1中鋁壓焊區(qū)11相同的鋁壓焊區(qū)上。柵極19的延長(zhǎng)部19a連接到與柵極17所連接的不同的鋁壓焊區(qū)上。柵極21的延長(zhǎng)部21a連接到與柵極17及19所連接的鋁壓焊區(qū)不同的鋁壓焊區(qū)上。當(dāng)然，這些鋁壓焊區(qū)在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上形成。
通過對(duì)這些區(qū)域18、20、22同時(shí)測(cè)定產(chǎn)生電流Jgen，在一次測(cè)量中可以得到具有3個(gè)不同參數(shù)的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以求出場(chǎng)氧化膜元件分離端上的產(chǎn)生電流Jgenp，能夠減少測(cè)定次數(shù)。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的另一例的布局圖。圖6中，25為在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上形成的與柵極17電氣絕緣的柵極，27為在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上形成的與柵極17及柵極25電氣絕緣的柵極，26、28分別為在柵極17、25、27之下連接到場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5上形成的比場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5薄的柵極絕緣膜的多個(gè)區(qū)域，其它與圖5中的符號(hào)相同的部分相當(dāng)于圖5中的對(duì)應(yīng)部分。再者，作為被場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5分離的元件，例如有MIS晶體管。
柵極絕緣膜的區(qū)域26、28分別呈橫向長(zhǎng)度為L(zhǎng)7與縱向長(zhǎng)度為L(zhǎng)8、橫向長(zhǎng)度為L(zhǎng)9與縱向長(zhǎng)度為L(zhǎng)10的矩形平面形狀。這時(shí)，設(shè)定長(zhǎng)度L1為4，長(zhǎng)度L2、L7～L10分別設(shè)定為4、8、2、16及1。
因而，區(qū)域18、26、28的面積都相同，另一方面，假定區(qū)域18的周長(zhǎng)為16，則區(qū)域26的周長(zhǎng)為20，區(qū)域28的周長(zhǎng)為34。
柵極25的延長(zhǎng)部25a連接到與柵極17所連接的不同的鋁壓焊區(qū)上。還有，柵極27的延長(zhǎng)部27a連接到與柵極17及25所連接的鋁壓焊區(qū)不同的鋁壓焊區(qū)上。
通過對(duì)這些區(qū)域18、20、22同時(shí)測(cè)定產(chǎn)生電流Jgen，在一次測(cè)量中可以得到具有3個(gè)不同參數(shù)的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以求出在面內(nèi)的產(chǎn)生電流JgenA。根據(jù)該產(chǎn)生電流JgenA，可以間接地求出場(chǎng)氧化膜元件分離端上的產(chǎn)生電流Jgenp，能夠減少測(cè)定次數(shù)。
再者，在實(shí)施例2中的柵極絕緣膜各區(qū)域，雖然使用了矩形作為平面形狀，但也可以是其它形狀，也能得到與實(shí)施例2同樣的效果。
實(shí)施例3其次，利用圖7說明本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)。圖7是表示本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的布局圖。圖7中，30為在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上形成的柵極，31a～31c為與場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5連接而形成的比該場(chǎng)氧化膜薄的氧化膜區(qū)域。成為評(píng)價(jià)對(duì)象的柵極絕緣膜31由寬度為L(zhǎng)11、長(zhǎng)度為L(zhǎng)12的矩形區(qū)域31a～31c構(gòu)成。還有，柵極30的延長(zhǎng)部30a連接到設(shè)置在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5上的鋁壓焊區(qū)上，在那里與探針進(jìn)行電連接。在這些場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5及柵極絕緣膜31之下，存在著圖1所示那樣的晶片1。
由于利用實(shí)施例1的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)提高了測(cè)定準(zhǔn)確度，所以，其它原因所引起的測(cè)定值的誤差變得顯著。因此，在評(píng)價(jià)半導(dǎo)體元件分離端缺陷的情況下使分離端的長(zhǎng)度變長(zhǎng)時(shí)，與面內(nèi)的產(chǎn)生電流相比分離端的產(chǎn)生電流變大，從而提高了評(píng)價(jià)精度。
在這里，通過把柵極絕緣膜31分割成圖7所示的大體平行的多個(gè)區(qū)域31a～31c，使柵極絕緣膜31端部長(zhǎng)度對(duì)柵極絕緣膜31的面積之比變大，從而提高評(píng)價(jià)精度。
再者，如圖8所示，通過使柵極絕緣膜41在柵極40之下呈S形，能具有與對(duì)區(qū)域進(jìn)行分割時(shí)相同的效果。在此情況下，如果長(zhǎng)度L15與長(zhǎng)度L12相等、寬度(L14-L13)/2等于寬度L11，則寬度為L(zhǎng)13×2的區(qū)域?qū)τ谔岣咴u(píng)價(jià)精度是有利的。
實(shí)施例4其次，利用圖9說明本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)果。圖9中，50A、50B分別為在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上形成的柵極，51a～51c為連接到場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5上形成的比該場(chǎng)氧化膜薄的氧化膜區(qū)域，52a～52c為在柵極50A、50B兩側(cè)形成的鋁布線結(jié)構(gòu)，53為把在形成了氧化膜的區(qū)域51a～51c之下的晶片與鋁布線結(jié)構(gòu)52a～52c電連接起來的接點(diǎn)。柵極50A、50B的延長(zhǎng)部50Aa、50Ba電連接到設(shè)置在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5上各自的鋁壓焊區(qū)上。
由于利用實(shí)施例1的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)提高了測(cè)定準(zhǔn)確度，所以，其它原因所引起的測(cè)定值的誤差變得顯著。因此，通過在柵極50A、50B附近設(shè)置接點(diǎn)53、使柵極50A、50B附近晶片的電位分布變得均勻，從而即使把柵極氧化膜分割成多個(gè)區(qū)域，各區(qū)域的產(chǎn)生電流也能變得均勻，使得測(cè)定值的誤差減小，提高了準(zhǔn)確度。成為評(píng)價(jià)對(duì)象的部分為區(qū)域51a～51c與柵極50A、50B重疊的部分。通過在柵極50A、50B附近設(shè)置接點(diǎn)53，能夠減小柵極50A、50B之間電阻值的影響，可以提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度。
再者，如圖10所示，通過用鋁布線結(jié)構(gòu)54把多個(gè)柵極50A、50B連接起來，使得從測(cè)定對(duì)象得到的測(cè)定值變大，也能夠提高評(píng)價(jià)的精度。在這里，通過通路接點(diǎn)55把鋁布線結(jié)構(gòu)54連接到控制電極50A、50B上，鋁布線結(jié)構(gòu)54的延長(zhǎng)部54a電氣連接到在場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上形成的鋁壓焊區(qū)上。
在此情況下，因?yàn)榘呀狱c(diǎn)53設(shè)置在控制電極50A、50B附近，所以，與單純?cè)龃髺艠O面積的情況相比，柵極內(nèi)電位的分布變得均勻了，能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量。
還有，在上述各實(shí)施例中，作為半導(dǎo)體元件分離結(jié)構(gòu)雖然是對(duì)使用場(chǎng)氧化膜加以說明的，但是，并不局限于氧化膜。還有，關(guān)于場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)之間的柵極絕緣膜，為了得到上述效果，也不局限于氧化膜，只要能夠使柵極與半導(dǎo)體襯底(晶片)絕緣即可。
如上所述，如果采用本發(fā)明第1方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，則因?yàn)槟茉谠u(píng)價(jià)時(shí)使探針與壓焊區(qū)接觸而施加電壓，所以在利用C-t測(cè)定法時(shí)，由于在成為評(píng)價(jià)對(duì)象的第2絕緣膜下及第1絕緣膜與第2絕緣膜的邊界附近下的半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)施加的應(yīng)力變小，故具有能進(jìn)行正確評(píng)價(jià)的效果。
如果采用本發(fā)明第2方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，則通過把柵極下的第2絕緣膜分割成多個(gè)區(qū)域，能夠使成為評(píng)價(jià)對(duì)象的半導(dǎo)體元件分離端長(zhǎng)度對(duì)面積之比變大，在利用C-t測(cè)定法時(shí)，使根據(jù)面積產(chǎn)生的產(chǎn)生電流減小，同時(shí)使在半導(dǎo)體元件分離端產(chǎn)生的產(chǎn)生電流變大，具有能提高測(cè)定精度的效果。
如果采用本發(fā)明第3方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，則通過使柵極下的第2絕緣膜的平面形狀做成S形以便把邊界線的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，在利用C-t測(cè)定法時(shí)，使在半導(dǎo)體元件分離端產(chǎn)生的產(chǎn)生電流變大，具有能提高測(cè)定精度的效果。
如果采用本發(fā)明第4方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，則通過對(duì)第2絕緣膜的多個(gè)區(qū)域應(yīng)用C-t測(cè)定法，可以從各個(gè)區(qū)域得到各自的數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)是與邊界長(zhǎng)度有關(guān)的參數(shù)不同的數(shù)據(jù)，所以利用這些數(shù)據(jù)能夠把與第1及第2絕緣膜的邊界產(chǎn)生電流有關(guān)的信息分離開來，通過同時(shí)對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行測(cè)定，具有能減少測(cè)定次數(shù)的效果。
如果采用本發(fā)明第5方面的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，則通過設(shè)置在柵極附近的連接裝置將電壓施加到半導(dǎo)體襯底上，所以使半導(dǎo)體襯底的電位分布變得均勻，具有能提高測(cè)定準(zhǔn)確度的效果。
如果采用本發(fā)明第6方面的利用半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法，則因?yàn)椴皇鞘固结樦苯咏佑|到柵極上，而是使探針接觸到壓焊區(qū)上，所以在成為評(píng)價(jià)對(duì)象的第2絕緣膜下及第1絕緣膜與第2絕緣膜的邊界附近下的半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)施加的應(yīng)力變小，故具有能進(jìn)行正確評(píng)價(jià)的效果。
如果采用本發(fā)明第7方面的利用半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法，則通過從多個(gè)探針的一次測(cè)量，收集參數(shù)不同的多個(gè)數(shù)據(jù)，具有能減少測(cè)定次數(shù)的效果。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于備有在可以形成多個(gè)半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底的主表面上形成的、具有把所述半導(dǎo)體元件分離開的足夠厚度的第1絕緣膜，在所述主表面上與所述第1絕緣膜連接而形成的、厚度比所述第1絕緣膜薄的第2絕緣膜，從所述第2絕緣膜上延伸到所述第1絕緣膜上而形成的電極，在所述第1絕緣膜上形成的、同時(shí)與所述電極電氣連接的用于以探針來接觸的壓焊區(qū)；所述半導(dǎo)體襯底在所述半導(dǎo)體襯底與所述壓焊區(qū)之間不加電壓時(shí)，在所述電極、所述第2絕緣膜及所述半導(dǎo)體襯底的層疊結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體襯底上不產(chǎn)生耗盡層，當(dāng)施加給定電壓時(shí)，在所述層疊結(jié)構(gòu)中的所述半導(dǎo)體襯底上產(chǎn)生耗盡層，同時(shí)耗盡層一直延伸到所述第1絕緣膜與所述第2絕緣膜的邊界附近之下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第2絕緣膜包括在所述電極下所述主表面的平面形狀互相獨(dú)立的多個(gè)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第2絕緣膜包括在所述電極下所述主表面的平面形狀為S形的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第2絕緣膜包括在所述電極下所述第1絕緣膜與所述第2絕緣膜的邊界長(zhǎng)度不同的、對(duì)于所述主表面的面積相等的多個(gè)區(qū)域；所述電極包括對(duì)應(yīng)于所述第2絕緣膜的所述多個(gè)區(qū)域設(shè)置的互相電絕緣的多個(gè)電極；所述壓焊區(qū)包括對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)電極設(shè)置的多個(gè)壓焊區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體元件分離缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，還備有與所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面進(jìn)行電連接用的連接裝置；把所述壓焊區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底之間施加的電壓通過所述連接裝置施加到所述半導(dǎo)體襯底上。
6.一種利用半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底的工序、產(chǎn)生耗盡層的工序和測(cè)定工序，上述準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底的工序包括準(zhǔn)備在主表面上可以形成多個(gè)半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底，該襯底備有在所述主表面上形成的具有把所述半導(dǎo)體元件分離開的足夠厚度的第1絕緣膜，在所述主表面上與所述第1絕緣膜連接而形成的厚度比所述第1絕緣膜薄的第2絕緣膜，從所述第2絕緣膜延伸到所述第1絕緣膜上形成的電極，以及在所述第1絕緣膜上形成的、同時(shí)與所述電極電氣連接的壓焊區(qū)；上述產(chǎn)生耗盡層的工序是把探針接觸到所述壓焊區(qū)上，在所述電極與所述半導(dǎo)體襯底之間施加給定電壓，利用給定的電壓產(chǎn)生一直到所述第1絕緣膜與所述第2絕緣膜的邊界附近之下的耗盡層；上述測(cè)定工序是測(cè)定從產(chǎn)生耗盡層直到達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的利用半導(dǎo)體元件分離端缺陷評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述第2絕緣膜包括在所述電極下的所述第1絕緣膜與所述第2絕緣膜的邊界長(zhǎng)度不同的、對(duì)于所述主表面的面積相等的多個(gè)區(qū)域；所述電極包括對(duì)應(yīng)于所述第2絕緣膜的所述多個(gè)區(qū)域設(shè)置的互相電絕緣的多個(gè)電極；所述壓焊區(qū)包括對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)電極設(shè)置的多個(gè)壓焊區(qū)；在所述測(cè)定工序中，能夠通過一次測(cè)定，從與所述多個(gè)壓焊區(qū)接觸的多個(gè)探針收集參數(shù)不同的多個(gè)數(shù)據(jù)。
全文摘要
提高用C－t測(cè)定法評(píng)價(jià)半導(dǎo)體元件分離端缺陷的測(cè)試結(jié)果之準(zhǔn)確度。把鋁壓焊區(qū)設(shè)置到場(chǎng)氧化膜元件分離結(jié)構(gòu)5之上。通過鋁布線結(jié)構(gòu)10等把鋁壓焊區(qū)11與柵極7電連接起來。測(cè)定時(shí)使探針3接觸到壓焊區(qū)11上來施加電壓。通過使探針3不直接接觸柵極7,使得應(yīng)力不加到產(chǎn)生耗盡層的柵極絕緣膜6之下的區(qū)域內(nèi)。
文檔編號(hào)G01R31/28GK1183639SQ9711457
公開日1998年6月3日 申請(qǐng)日期1997年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月22日
發(fā)明者木村干廣, 關(guān)根正廣 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社