專利名稱：柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量方法，特別是指一種測量柵極結(jié)構(gòu)(Gate Structure)與主動區(qū)(Active Area)的重疊偏移量的方法。
無論形成什么，都需要適當(dāng)?shù)膶?zhǔn)以避免跨在集成電路上的元件產(chǎn)生錯誤。舉例來說，若內(nèi)連線結(jié)構(gòu)未適當(dāng)?shù)卦O(shè)置于接觸孔(via)上，則需要與其它元件電連接的元件，便會與其它元件電絕緣?；蛘呤钦f，內(nèi)連線與接觸孔有些微的誤對準(zhǔn)，則會導(dǎo)致該元件所接收的電壓或電流少于預(yù)設(shè)值。
有鑒于此，需要一個測試方法不僅可以快速地判定元件間的重疊是否有偏移，亦可以量化重疊的偏移量以及得知偏移的方向。然而，量化重疊的偏移量以及偏移的方向，可作為后續(xù)處理中，處理人員必要調(diào)整重疊偏移的指標(biāo)。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種測量柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的方法，其中一主動區(qū)具有一第一、第二側(cè)邊，第一至第N柵極結(jié)構(gòu)互距一既定間隔地設(shè)置于該主動區(qū)上，上述第一柵極結(jié)構(gòu)位于上述主動區(qū)的第一側(cè)邊之上，而上述第N柵極結(jié)構(gòu)位于上述主動區(qū)的第二側(cè)邊之上，并且上述第一、第N柵極結(jié)構(gòu)與上述第一、第二側(cè)邊皆預(yù)定要重疊一既定寬度，該方法包括下列步驟。首先，提供一摻雜區(qū)，設(shè)置于上述第一至第N柵極結(jié)構(gòu)的下方，且具有一第一、第二測試邊，分別對齊于上述主動區(qū)的第一、第二側(cè)邊，其中上述第一測試邊以及上述主動區(qū)的第一側(cè)邊同樣與上述第一柵極結(jié)構(gòu)重疊上述既定寬度，并且上述第二測試邊以及上述主動區(qū)的第二側(cè)邊同樣與上述第N柵極結(jié)構(gòu)重疊上述既定寬度。
接著，施加一第一電壓至位于上述第一測試邊上的第一柵極結(jié)構(gòu)，并且將位于上述第二測試邊上的第N柵極結(jié)構(gòu)接地。然后，測量上述第一電壓在上述摻雜區(qū)上的分壓。之后，根據(jù)上述分壓，判斷上述第一及第N柵極結(jié)構(gòu)與上述第一測試邊及第二測試邊是否有偏移。若產(chǎn)生偏移時，根據(jù)上述分壓、上述第電壓以及既定寬度，以計算出上述第一及第N柵極結(jié)構(gòu)與上述主動區(qū)的第一、第二側(cè)邊的重疊偏移量(ΔW)。
其中當(dāng)上述分壓不等于上述第一電壓的二分之一時，則表示上述第一及第N柵極結(jié)構(gòu)與上述主動區(qū)的第一、第二側(cè)邊的重疊產(chǎn)生偏移。另外，上述重疊偏移量是依照下列數(shù)學(xué)式而求得ΔW＝2W×(V1/Vs)-W；其中，ΔW表示上述第一及第二柵極結(jié)構(gòu)與上述主動區(qū)的重疊偏移量；W表示上述既定寬度；V1表示上述第一電壓；以及Vs表示上述第一電壓在摻雜區(qū)上的分壓。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明提供一種測量柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的方法，該方法可以快速地判定元件間的重疊是否有偏移，以及可以量化重疊的偏移量以及得知偏移的方向，作為后續(xù)處理中，處理人員調(diào)整重疊偏移的必要指標(biāo)。
實施例本發(fā)明提供一種測量柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的方法。如

圖1中所示，在半導(dǎo)體晶體的一元件區(qū)A中，一主動區(qū)AA具有一第一、第二側(cè)邊Sd1、Sd2，第一至第N柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN互距一既定間隔地設(shè)置該主動區(qū)AA上，上述第一柵極結(jié)構(gòu)GC1位于上述主動區(qū)AA的第一側(cè)邊Sd1之上，而上述第N柵極結(jié)構(gòu)GCN位于上述主動區(qū)AA的第二側(cè)邊Sd2之上，并且上述第一、第N柵極結(jié)構(gòu)GC1、GCN與上述第一、第二側(cè)邊Sd1、Sd2皆預(yù)定要重疊一既定寬度W。
由于半導(dǎo)體的微程處理中，若第一柵極結(jié)構(gòu)GC1往第N柵極結(jié)構(gòu)GC1方向偏移時，則晶體上同一處理中，所形成的所有的柵極結(jié)構(gòu)，皆會往第N柵極結(jié)構(gòu)GCN方向等量偏移。同樣地，若第N柵極結(jié)構(gòu)GCN往第一柵極結(jié)構(gòu)GC1的方向偏移時，則晶體上同一制程中，所形成的所有的柵極結(jié)構(gòu)，皆會往第一柵極結(jié)構(gòu)GC1方向等量偏移。
本發(fā)明，首先在上述半導(dǎo)體晶體的切割道區(qū)B中，提供一摻雜區(qū)TA，設(shè)置于上述第一至第N柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN的下方，且具有一第一、第二測試邊TSd1、TSd2，分別與上述主動區(qū)AA的第一、第二側(cè)邊Sd1、Sd2對齊。
其中上述摻雜區(qū)為一矩形，故第一測試邊TSd1與第二測試邊TSd2等長。并且由于摻雜區(qū)TA的第一測試邊TSd1對齊于主動區(qū)AA的第一側(cè)邊Sd1，且柵極結(jié)構(gòu)GC1由元件區(qū)A往元件區(qū)C方向水平延伸。因此，第一測試邊TSd1以及主動區(qū)AA的第一側(cè)邊Sd1同樣與第一柵極結(jié)構(gòu)GC1重疊上述既定寬度W。同樣地，由于摻雜區(qū)TA的第二測試邊TSd2對齊于主動區(qū)AA的第二側(cè)邊Sd2，且柵極結(jié)構(gòu)GCN是由元件區(qū)A往元件區(qū)C方向平行地延伸、因此，第二測試邊TSd2以及主動區(qū)AA的第二側(cè)邊Sd2同樣與第N柵極結(jié)構(gòu)GCN重疊上述既定寬度W。由此可知，當(dāng)跨在主動區(qū)AA與摻雜區(qū)TA上的柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN往第一柵極結(jié)構(gòu)GC1方向偏移時，或是往第N柵極結(jié)構(gòu)GCN方向偏移時，都會具有相同的偏移量，故只要能測得柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN在摻雜區(qū)上的偏移量，即可得知柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN與主動區(qū)的偏移量。
接著，如圖2a中所示，為本發(fā)明中柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN與摻雜區(qū)TA的立體示意圖。其中，一第一電壓V1被施加至位于第一測試邊TSd1上方的第一柵極結(jié)構(gòu)GC1上，并且將位于第二測試邊TSd2上方的第N柵極結(jié)構(gòu)GCN接地。
如圖2b中所示，為圖2a中，摻雜區(qū)TA與柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN的剖面圖。本發(fā)明接著測量第一電壓V1在摻雜區(qū)TA上的分壓V1，由于每一個柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN皆由一柵極導(dǎo)電層11及一柵極絕緣層12所構(gòu)成，且摻雜區(qū)TA是摻雜N型載子而形成的摻雜區(qū)。
因此，當(dāng)?shù)谝浑妷篤1施加在柵極結(jié)構(gòu)GC1，且柵極結(jié)構(gòu)GCN接地時，可等效看成兩個串聯(lián)的電容CGC1及CGCN，而且第一電壓V1在摻雜區(qū)TA上的分壓V1，可視作跨在電容CGCN上的電壓，如圖2c中所示。
即符合數(shù)學(xué)式Vs＝V1×CGC1/(CGC1+CGCN)； 式(1)又由于電容器電容量大小與兩極板的極板的截面積成正比，與距離成反比，與充填介質(zhì)系數(shù)成正比，即C＝E×A/d＝E0×Er×A/d； 式(2)其中E表示介質(zhì)系數(shù)；E0表示真空或空氣介質(zhì)系數(shù)；Er表示相對介質(zhì)系數(shù)；A表示兩極板的截面積；d表示兩極板間的距離。
如圖2b中所示，在本實施例中，由于電容CGC1與CGCN的兩極板間皆隔著相同材料、厚度的柵極絕緣層12。因此在本實施例中，電容CGC1與CGCN的電容量大小只與兩極板的截面板成正比。
接著，請參考圖2d，由于本實施列中，矩形摻雜區(qū)TA的第一測試邊TSd1與第二測試邊TSd2的邊長皆為L，故電容CGC1的電容量大小正比于第一測試邊TSd1與第一柵極結(jié)構(gòu)GC1重疊既定寬度W。同樣地，電容CGCN的電容量大小正比于第二測試邊TSd2與第N柵極結(jié)構(gòu)GCN重疊的既定寬度W。在此假設(shè)第一測試邊TSd1與第一柵極結(jié)構(gòu)GC1重疊的既定寬度會等于W-ΔW，而第二測試邊TSd2與第N柵極結(jié)構(gòu)GCN重疊的既定寬度W+ΔW時。上述式(1)可改寫成Vs＝V1×(W+ΔW)/(2W)； 式(3)由此可知，當(dāng)?shù)谝患暗贜柵極結(jié)構(gòu)GC1、GCN與摻雜區(qū)的第一、第二測試邊TSd1、TSd2的重疊沒有產(chǎn)生偏移時，即ΔW＝0，則第一電壓V1于摻雜區(qū)TA上的分壓Vs會等于第一電壓V1的二分之一。反過來說，就是當(dāng)?shù)谝浑妷篤1于摻雜區(qū)TA上的分壓Vs不等于第一電壓V1的二分之一時，則表示上述第一及第N柵極結(jié)構(gòu)GC1、GCN與摻雜區(qū)TA的第一、第二測試邊TSd1、TSd2的重疊有產(chǎn)生偏移。換句話說，即表示上述第一及第N柵極結(jié)構(gòu)GC1、GCN與上述主動區(qū)AA的第一、第二側(cè)邊Sd1、Sd2的重疊有產(chǎn)生對等的偏移。
然而，重疊的偏移量可借由將上述式(3)改寫成ΔW＝2W×(Vs/V1)-W； 式(4)并代入已知的第一電壓V1、重疊既定寬度W、測量到的摻雜區(qū)TA上的分壓Vs，而求得偏移量ΔW。
并且當(dāng)求出的偏移量ΔW為正值時，表示柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN往第一柵極結(jié)構(gòu)GC1的方向偏移，反過來說，若求出的偏移量ΔW為負(fù)值時，表示柵極結(jié)構(gòu)GC1-GCN皆往第N柵極結(jié)構(gòu)GCN的方向偏移。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限制本發(fā)明，任何熟習(xí)此項技藝者，在不脫離木發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的測量方法，其中一主動區(qū)具有一第一、第二側(cè)邊，一第一至第N柵極結(jié)構(gòu)互距一既定間隔地設(shè)置在該主動區(qū)上，上述第一柵極結(jié)構(gòu)位于上述主動區(qū)的第一側(cè)邊之上，而上述第N柵極結(jié)構(gòu)位于上述主動區(qū)的第二側(cè)邊之上，并且上述第一、第N柵極結(jié)構(gòu)與上述第一、第二側(cè)邊皆預(yù)定要重疊一既定寬度，該方法包括提供一矩形摻雜區(qū)，設(shè)置于上述第一至第N柵極結(jié)構(gòu)的下方，且具有一第一、第二測試邊，分別對齊于上述主動區(qū)的第一、第二側(cè)邊，其中上述第一測試邊以及上述主動區(qū)的第一側(cè)邊同樣與上述第一柵極結(jié)構(gòu)重疊上述既定寬度，并且上述第二測試邊以及上述主動區(qū)的第二側(cè)邊同樣與上述第N柵極結(jié)構(gòu)重疊上述既定寬度；施加一第一電壓至位于上述第一測試邊上方的第一柵極結(jié)構(gòu)，并且將位于上述第二測試邊上的第N柵極結(jié)構(gòu)接地；測量上述第一電壓于上述摻雜區(qū)上的分壓；根據(jù)上述分壓，判斷上述第一及第N柵極結(jié)構(gòu)與上述第一測試邊及第二測試邊是否有偏移；若產(chǎn)生偏移時，根據(jù)上述分壓、上述第一電壓以及既定寬度，以計算出上述第一及第N柵極結(jié)構(gòu)與上述主動區(qū)的第一、第二側(cè)邊的重疊偏移量ΔW。
2.如權(quán)利要求1所述的柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的測量方法，其特征在于當(dāng)上述第一電壓在摻雜區(qū)分壓不等于上述第一電壓的二分之一時，則表示上述第一及第N柵極結(jié)構(gòu)與上述主動區(qū)的第一、第二側(cè)邊的重疊有產(chǎn)生偏移ΔW。
3.如權(quán)利要求1所述的柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的測量方法，其特征在于所述的上述重疊偏移量是依照下列數(shù)學(xué)式而求得ΔW＝2W×(Vs/V1)-W；其中，ΔW表示上述第一及第二柵極結(jié)構(gòu)與上述主動區(qū)的重疊偏移量；W表示上述第一柵極結(jié)構(gòu)與摻雜區(qū)第一測試邊重疊的上述既定寬度、上述第N柵極結(jié)構(gòu)與摻雜區(qū)第二測試邊重疊的上述既定寬度、上述第一柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)第一側(cè)邊重疊的上述既定寬度，以及上述第N柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)第二側(cè)邊重疊的上述既定寬度；V1表示上述第一電壓；以及Vs表示上述第一電壓在摻雜區(qū)上的分壓。
4.如權(quán)利要求1所述的柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的測量方法，其特征在于所述的每個柵極結(jié)構(gòu)由一柵極絕緣層以及一柵極導(dǎo)電層所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的測量方法，其特征在于所述的摻雜區(qū)是以摻雜N型雜質(zhì)而形成。
6.如權(quán)利要求5所述的柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的測量方法，其特征在于所述的摻雜區(qū)形成于半導(dǎo)體晶體上的切割道中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柵極結(jié)構(gòu)與主動區(qū)的重疊偏移量的測量方法，其中主動區(qū)具有第一、第二側(cè)邊，第一至第N柵極結(jié)構(gòu)互距一既定間隔地設(shè)置該主動區(qū)上，且上述第一、第N柵極結(jié)構(gòu)與上述第一、第二側(cè)邊皆預(yù)定要重疊一既定寬度，該方法包括提供一矩形摻雜區(qū)，設(shè)置于上述第一至第N柵極結(jié)構(gòu)的下方，且具有一第一、第二測試邊，分別對齊于上述主動區(qū)的第一、第二側(cè)邊；施加一第一電壓至第一測試邊上方的第一柵極結(jié)構(gòu)，并且將位于第二測試邊上的第N柵極結(jié)構(gòu)接地；測量第一電壓在摻雜區(qū)上的分壓；根據(jù)分壓，判斷上述第一及第N柵極結(jié)構(gòu)與上述第一測試邊及第二測試邊是否有偏移及產(chǎn)生的重疊偏移量ΔW。
文檔編號H01L21/66GK1471148SQ0212714
公開日2004年1月28日 申請日期2002年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日
發(fā)明者張明成, 林正平 申請人:南亞科技股份有限公司