【嘉勤點(diǎn)評(píng)】普迪飛發(fā)明的正交形柵測(cè)試結(jié)構(gòu)及測(cè)試方案，該方案中可以用于檢測(cè)因制造工藝出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的接觸孔填充缺陷，從而有效找出工藝缺陷，獲得失效點(diǎn)的位點(diǎn)圖。其具有較高的集成度和可觀測(cè)性，有利于用戶準(zhǔn)確預(yù)測(cè)晶圓的良率。

CV芯片是芯片制造工藝研發(fā)工程中的測(cè)試芯片，通過(guò)在測(cè)試芯片中設(shè)計(jì)多種具有特殊功能的測(cè)試單元，以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片制造工藝中的各個(gè)工藝步驟進(jìn)行有效的監(jiān)控。

在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中，為了保證器件的良率，半導(dǎo)體器件或者集成電路在每一步都要連續(xù)地進(jìn)行測(cè)試。通常測(cè)試電路與實(shí)際的器件同時(shí)制作，通過(guò)采集并分析測(cè)試電路的測(cè)試數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體工藝制程中的問(wèn)題，從而及時(shí)調(diào)整工藝制程。

此外，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，單個(gè)芯片上的晶體管數(shù)量不斷增加，在引入了鰭的制造工藝以后，連接晶體管、鰭和金屬層的接觸孔數(shù)量迅速增加，接觸孔的填充也變得困難。因此，如何準(zhǔn)確地檢測(cè)鰭外延層或接觸孔與金屬層的開(kāi)路或斷路變得越來(lái)越重要。

現(xiàn)有技術(shù)中用于測(cè)試鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管工藝流程的CV芯片通常采用鏈?zhǔn)竭B接或者四端法的開(kāi)爾文結(jié)構(gòu)，但是該結(jié)構(gòu)只適用于后端通孔的電阻測(cè)試，前端器件的開(kāi)啟需要額外的探針對(duì)柵門(mén)施壓，此結(jié)構(gòu)將不再適用。另外，它的集成度比較低，可觀測(cè)性差，無(wú)法檢測(cè)真實(shí)的工藝缺陷。

為此，普迪飛在2020年11月10日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“一種正交形柵測(cè)試結(jié)構(gòu)及測(cè)試裝置及方法及系統(tǒng)”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?02011248393.X），申請(qǐng)人為普迪飛半導(dǎo)體技術(shù)（上海）有限公司。

根據(jù)該專利目前公開(kāi)的相關(guān)資料，讓我們一起來(lái)看看這項(xiàng)技術(shù)方案吧。

如上圖，為該專利中發(fā)明的正交形柵偏置開(kāi)爾文測(cè)試結(jié)構(gòu)的示意圖，該結(jié)構(gòu)主要包括：半導(dǎo)體基底1、鰭層2、柵層3、第一金屬連線4、第一接觸孔5、第一通孔6以及第二金屬連線7。鰭層平行排列于半導(dǎo)體基底上，柵層平行排列于半導(dǎo)體基底上，垂直且覆蓋鰭層，第一金屬連線將每個(gè)控制柵30電連接。

其中，第一接觸孔交替設(shè)置于控制柵的兩側(cè)，第一接觸孔呈長(zhǎng)條形，其中沉積有金屬層，用于連接相鄰的兩個(gè)鰭層，使得多個(gè)鰭層形成正交形結(jié)構(gòu)。正交形結(jié)構(gòu)的一端通過(guò)第三通孔10與第三金屬連線11相連，正交形結(jié)構(gòu)的另一端通過(guò)第四通孔12與第四金屬連線13相連，第三金屬連線和第四金屬連線連接外部測(cè)試電路。

同時(shí)，在正交形柵偏置開(kāi)爾文結(jié)構(gòu)中也可以通過(guò)更改布局結(jié)構(gòu)，找出具體工藝步驟中存在的問(wèn)題。比如，設(shè)計(jì)接觸孔在一定范圍內(nèi)不同偏移量的測(cè)試結(jié)構(gòu)，檢測(cè)真實(shí)工藝中接觸孔的偏移程度；設(shè)計(jì)不同長(zhǎng)度的接觸孔，檢測(cè)接觸孔填充是否存在缺陷；設(shè)計(jì)不加鰭的測(cè)試結(jié)構(gòu)，檢測(cè)接觸孔的光刻修正是否有問(wèn)題等。

如上圖，為這種測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，可以看到63個(gè)陣列塊180組成了一個(gè)9×7的開(kāi)爾文陣列，每個(gè)陣列塊中設(shè)置有對(duì)應(yīng)的正交形柵偏置測(cè)試結(jié)構(gòu)，正交形柵偏置測(cè)試結(jié)構(gòu)的三端金屬連線都連入選址電路17中，選址電路則為每個(gè)陣列塊分配了獨(dú)一無(wú)二的存儲(chǔ)地址。

通過(guò)不同的高、低平加壓條件，控制不同的存儲(chǔ)地址的開(kāi)關(guān)情況，可以精準(zhǔn)的依次測(cè)量出63個(gè)正交形柵偏置測(cè)試結(jié)構(gòu)的電流值。此外，通過(guò)預(yù)存地址的方法，這種開(kāi)爾文陣列結(jié)構(gòu)的選址電路地址可達(dá)16位，可以放置65536個(gè)測(cè)試結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了高集成度的功能，更高效的檢測(cè)出工藝缺陷。

最后，如上圖，為這種測(cè)試方法的流程示意圖，首先，通過(guò)選址電路將選定的陣列塊以及陣列塊中存放的正交形柵偏置開(kāi)爾文測(cè)試結(jié)構(gòu)與第一金屬盤(pán)、第二金屬盤(pán)以及第三金屬盤(pán)相連通。其次，對(duì)第一金屬盤(pán)施加電壓，以使正交形柵偏置開(kāi)爾文測(cè)試結(jié)構(gòu)的控制柵的柵門(mén)打開(kāi)，并對(duì)第二金屬盤(pán)施加高電壓、對(duì)第三金屬盤(pán)施加低電壓。

之后，對(duì)第三金屬盤(pán)處的電流值進(jìn)行檢測(cè)，以得到檢測(cè)電流值，將檢測(cè)電流值與一參考電流值進(jìn)行比較，并在檢測(cè)電流值小于參考電流值時(shí)，判定對(duì)應(yīng)陣列塊中的正交形柵偏置開(kāi)爾文測(cè)試結(jié)構(gòu)的接觸孔存在缺陷。

以上就是普迪飛發(fā)明的正交形柵測(cè)試結(jié)構(gòu)及測(cè)試方案，該方案中可以用于檢測(cè)因制造工藝出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的接觸孔填充缺陷，從而有效找出工藝缺陷，獲得失效點(diǎn)的位點(diǎn)圖。其具有較高的集成度和可觀測(cè)性，有利于用戶準(zhǔn)確預(yù)測(cè)晶圓的良率。

（holly）

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