專利名稱：數(shù)字坐標軸及柵氧化膜可靠性測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種數(shù)字坐標軸；本發(fā)明還涉及一種柵氧化膜可靠性測試方法。
背景技術(shù)：
柵氧化膜可靠性測試(gate oxide reliability evaluation)是半導(dǎo)體工藝中常用的柵氧化膜質(zhì)量監(jiān)控方法，它可以用于測量半導(dǎo)體中的柵氧化膜的本征缺陷如固定電荷和工藝中所產(chǎn)生的表征缺陷如表面陷阱缺陷。柵氧化膜可靠性測試必須在一種特定設(shè)計的測試結(jié)構(gòu)上實施，測試結(jié)構(gòu)在設(shè)計時模擬了柵氧化膜在真實電路中的三種結(jié)構(gòu)，即為塊狀結(jié)構(gòu)(Bulk)，柵邊緣結(jié)構(gòu)(Gate Edge)，溝渠隔絕邊緣結(jié)構(gòu)(STI Edge)。柵氧化膜可靠性測試時在連接柵端的焊盤一(PADl)加電壓、在連接到襯底的焊盤二(PAD》接地，由于柵氧化膜本征缺陷和表征缺陷的作用，柵氧化膜會在一定的電壓下?lián)舸?，擊穿時的電壓即為擊穿電壓(break down voltage) 0對擊穿后的柵氧化膜能通過微光顯微鏡(Emission Microscope, EMMI)的分析手段找出電壓擊穿點，即電壓擊穿時，在電壓擊穿點處形成一發(fā)光點，通過偵測所述發(fā)光點來確定所述電壓擊穿點。其中，EMMI是當前半導(dǎo)體器件失效分析的一種常用手段，其基本原理是利用電學激勵的方式，使半導(dǎo)體材料發(fā)光(源于電子空穴復(fù)合等機理)，隨后通過專用的相機，如CCD相機，將發(fā)光捕捉，并重疊在相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片的圖片上，從而確認芯片的發(fā)光位置，而發(fā)光位置往往就是存在缺陷及漏電流的位置。但是現(xiàn)有柵氧化膜可靠性測試只能模糊記錄擊穿位置即不能準確定位，對隨后的聚焦粒子束電子顯微鏡(Focused Ion Beam，F(xiàn)IB)的定位切割產(chǎn)生很大不便之處，因為缺少可以作為記錄的參照物或者坐標，使得在FIB中準確定位到這個電壓擊穿點變得非常困難。其中，F(xiàn)IB 是利用聚焦后的鎵正離子束作為入射粒子(或叫一次離子)撞擊樣品表面，通過收集二次電子成像，又由于鎵離子的原子量大，加速后動能大，所以有很好的濺射刻蝕功能，F(xiàn)IB常見用途有斷面精細切割、成像(包括電壓襯度像)、透射電鏡制樣、線路修復(fù)等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)字坐標軸，能為柵氧化膜可靠性測試中的測試結(jié)構(gòu)的所有位置提供精確的坐標位置，能對測試過程中電壓擊穿點進行準確定位、 能提高失效分析的成功率。本發(fā)明還要提供一種柵氧化膜可靠性測試方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的數(shù)字坐標軸，在硅襯底上形成有測試結(jié)構(gòu)，所述測試結(jié)構(gòu)由依次形成于所述硅襯底上的柵氧化膜和多晶硅柵組成；所述數(shù)字坐標軸由形成于所述硅襯底上的柵氧化膜上的多晶硅圖案組成；所述數(shù)字坐標軸位于所述測試結(jié)構(gòu)的周圍，所述數(shù)字坐標軸包括互相垂直的水平數(shù)字坐標軸和垂直數(shù)字坐標軸，所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的長度分別大于所述測試結(jié)構(gòu)的長度和寬帶、滿足能夠?qū)λ鰷y試結(jié)構(gòu)的所有點進行定位。進一步的改進是，形成所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的所述多晶硅圖案由多個多晶硅條形組成，各多晶硅條形沿著短邊方向呈直線排列，每一個所述多晶硅條形都標記一個坐標位置，各所述多晶硅條形的短邊寬度都相等、每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距相等，各所述多晶硅條形的長邊長度分為第一尺寸和第二尺寸且第一尺寸大于第二尺寸，在每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間排列著數(shù)量相同多個所述第二尺寸的多晶硅條形，每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間的間距比每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距大一個數(shù)量級；在各所述第一尺寸的多晶硅條形的一側(cè)形成有多晶硅數(shù)字標示圖案，所述多晶硅數(shù)字標示圖案標示對應(yīng)的所述第一尺寸的多晶硅條形的位置坐標，通過所述多晶硅數(shù)字標示圖案、各所述多晶硅條形形成所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的坐標刻度。進一步的改進是，各所述多晶硅條形的短邊寬度都為2. 5微米、每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距都為5微米，所述第一尺寸的值為10微米、所述第二尺寸的值為7 微米，每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間排列著19個所述第二尺寸的多晶硅條形、每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形的間距為100微米，各多晶硅數(shù)字標示圖案為0或100的倍數(shù)。進一步的改進是，所述測試結(jié)構(gòu)和所述數(shù)字坐標軸制作在同一層光罩中。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的柵氧化膜可靠性測試方法，包括如下步驟步驟一、在硅襯底上形成測試結(jié)構(gòu)和數(shù)字坐標軸；所述測試結(jié)構(gòu)由依次形成于所述硅襯底上的柵氧化膜和多晶硅柵組成；所述數(shù)字坐標軸由形成于所述硅襯底上的柵氧化膜上的多晶硅圖案組成；所述數(shù)字坐標軸位于所述測試結(jié)構(gòu)的周圍，所述數(shù)字坐標軸包括互相垂直的水平數(shù)字坐標軸和垂直數(shù)字坐標軸，所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的長度分別大于所述測試結(jié)構(gòu)的長度和寬帶、滿足能夠?qū)λ鰷y試結(jié)構(gòu)的所有點進行定位；步驟二、對所述測試結(jié)構(gòu)進行微光顯微鏡測試；當所述柵氧化膜中存在電壓擊穿點時，所述微光顯微鏡會在所述電壓擊穿點處測試到發(fā)光點，通過所述數(shù)字坐標軸記錄所述發(fā)光點位置；步驟三、按照所記錄的所述發(fā)光點位置進行聚焦粒子束電子顯微鏡測試。進一步的改進是，形成所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的所述多晶硅圖案由多個多晶硅條形組成，各多晶硅條形沿著短邊方向呈直線排列，每一個所述多晶硅條形都標記一個坐標位置，各所述多晶硅條形的短邊寬度都相等、每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距相等，各所述多晶硅條形的長邊長度分為第一尺寸和第二尺寸且第一尺寸大于第二尺寸，在每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間排列著數(shù)量相同多個所述第二尺寸的多晶硅條形，每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間的間距比每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距大一個數(shù)量級；在各所述第一尺寸的多晶硅條形的一側(cè)形成有多晶硅數(shù)字標示圖案，所述多晶硅數(shù)字標示圖案標示對應(yīng)的所述第一尺寸的多晶硅條形的位置坐標，通過所述多晶硅數(shù)字標示圖案、各所述多晶硅條形形成所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的坐標刻度。進一步的改進是，各所述多晶硅條形的短邊寬度都為2. 5微米、每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距都為5微米，所述第一尺寸的值為10微米、所述第二尺寸的值為7 微米，每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間排列著19個所述第二尺寸的多晶硅條形、每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形的間距為100微米，各多晶硅數(shù)字標示圖案為0或100的倍數(shù)。進一步的改進是，所述測試結(jié)構(gòu)和所述數(shù)字坐標軸制作在同一層光罩中。本發(fā)明數(shù)字坐標軸能為柵氧化膜可靠性測試中的測試結(jié)構(gòu)的所有位置提供精確的坐標位置，能為柵氧化膜可靠性測試方法的EMMI測試中的發(fā)光點進行精確的定位并數(shù)字化記錄下柵氧化膜的電壓擊穿點即發(fā)光點的坐標，為隨后的FIB切割定位提供了準確的位置，從而能大大提高失效分析的成功率。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖IA是本發(fā)明實施例一數(shù)字坐標軸的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；圖IB是本發(fā)明實施例一數(shù)字坐標軸的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖2A是本發(fā)明實施例二數(shù)字坐標軸的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；圖2B是本發(fā)明實施例二數(shù)字坐標軸的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖3A是本發(fā)明實施例三數(shù)字坐標軸的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；圖;3B是本發(fā)明實施例三數(shù)字坐標軸的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖4是本發(fā)明實施例數(shù)字坐標軸的數(shù)字坐標圖案示意圖；圖5A是現(xiàn)有柵氧化膜可靠性測試方法中微光顯微鏡測試結(jié)果示意圖；圖5B是本發(fā)明實施例柵氧化膜可靠性測試方法中微光顯微鏡測試結(jié)果示意圖。
具體實施例方式如圖1A、圖IB所示，分別是本發(fā)明實施例一數(shù)字坐標軸的結(jié)構(gòu)俯視示意圖和結(jié)構(gòu)剖面示意圖，圖IB的示意圖是沿圖IA中的虛線位置處的剖面示意圖。本發(fā)明實施例一數(shù)字坐標軸，在硅襯底1的有源區(qū)2由淺溝槽場氧3 (STI)進行隔離，在所述硅襯底1的有源區(qū)2上形成有測試結(jié)構(gòu)。所述測試結(jié)構(gòu)由依次形成于所述硅襯底1上的柵氧化膜6和多晶硅柵4組成，且所述測試結(jié)構(gòu)為塊狀氧化膜結(jié)構(gòu)，即形成于所述有源區(qū)2上的所述柵氧化膜 6為一整塊結(jié)構(gòu)，在所述多晶硅柵4的周側(cè)還形成有側(cè)墻。所述數(shù)字坐標軸由形成于所述硅襯底1的淺槽場氧3上的柵氧化膜6上的多晶硅圖案組成；所述數(shù)字坐標軸位于所述測試結(jié)構(gòu)的周圍，且所述測試結(jié)構(gòu)和所述數(shù)字坐標軸制作在同一層光罩中。所述數(shù)字坐標軸包括互相垂直的水平數(shù)字坐標軸fe和垂直數(shù)字坐標軸恥，所述水平數(shù)字坐標軸fe和所述垂直數(shù)字坐標軸恥的長度分別大于所述測試結(jié)構(gòu)的長度和寬帶、滿足能夠?qū)λ鰷y試結(jié)構(gòu)的所有點進行定位。如圖4所示，是本發(fā)明實施例數(shù)字坐標軸的多晶硅圖案示意圖。形成所述水平數(shù)字坐標軸fe和所述垂直數(shù)字坐標軸恥的所述多晶硅圖案由多個多晶硅條形組成，各多晶硅條形沿著短邊方向呈直線排列，每一個所述多晶硅條形都標記一個坐標位置。各所述多晶硅條形的短邊寬度都2. 5微米、每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距都為5微米。各所述多晶硅條形的長邊長度分為第一尺寸和第二尺寸，其中第一尺寸為10微米、第二尺寸為7微米，在每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間排列著19個所述第二尺寸的多晶硅條形，每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間的間距為100微米、比每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的5微米間距大一個數(shù)量級。在各所述第一尺寸的多晶硅條形的一側(cè)形成有多晶硅數(shù)字標示圖案，如圖4中的兩個第一尺寸的多晶硅條形的一側(cè)形成的多晶硅數(shù)字標示圖案分別0和100，其它各所述第一尺寸的多晶硅條形的一側(cè)形成的多晶硅數(shù)字標示圖案也分別為100的倍數(shù)。所述多晶硅數(shù)字標示圖案標示對應(yīng)的所述第一尺寸的多晶硅條形的位置坐標，通過所述多晶硅數(shù)字標示圖案、各所述多晶硅條形形成所述水平數(shù)字坐標軸fe和所述垂直數(shù)字坐標軸恥的坐標刻度。如圖2A、圖2B所示，分別是本發(fā)明實施例二數(shù)字坐標軸的結(jié)構(gòu)俯視示意圖和結(jié)構(gòu)剖面示意圖，圖2B的示意圖是沿圖2A中的虛線位置處的剖面示意圖。本發(fā)明實施例二和實施例一的區(qū)別在于，本發(fā)明實施例二的所述測試結(jié)構(gòu)為柵邊緣氧化膜結(jié)構(gòu)，形成于所述有源區(qū)2上的所述柵氧化膜6和多晶硅柵4被分割為多個條形結(jié)構(gòu)。如圖3A、圖;3B所示，分別是本發(fā)明實施例三數(shù)字坐標軸的結(jié)構(gòu)俯視示意圖和結(jié)構(gòu)剖面示意圖，圖3B的示意圖是沿圖3A中的虛線位置處的剖面示意圖。其中圖3A把形成于所述有源區(qū)2上的所述測試結(jié)構(gòu)省略了，用以突出顯示形成于所述有源區(qū)2中多個淺溝槽場氧3。本發(fā)明實施例三和本發(fā)明實施例一的區(qū)別在于所述測試結(jié)構(gòu)為溝渠隔絕邊緣結(jié)構(gòu)， 即形成所述測試結(jié)構(gòu)的有源區(qū)2中形成有多個淺溝槽場氧3，再在所述有源區(qū)2上形成所述測試結(jié)構(gòu)的所述柵氧化膜6和所述多晶硅柵4。本發(fā)明實施例一柵氧化膜可靠性測試方法，包括如下步驟步驟一、形成如圖1A、圖IB所示的本發(fā)明實施例一數(shù)字坐標軸。步驟二、對所述測試結(jié)構(gòu)進行微光顯微鏡測試；當所述柵氧化膜中存在電壓擊穿點時，所述微光顯微鏡會在所述電壓擊穿點處測試到發(fā)光點，通過所述數(shù)字坐標軸記錄所述發(fā)光點位置。步驟三、按照所記錄的所述發(fā)光點位置進行聚焦粒子束電子顯微鏡測試。如圖5A、5B所示，分別是現(xiàn)有柵氧化膜可靠性測試方法和本發(fā)明實施例柵氧化膜可靠性測試方法中微光顯微鏡測試結(jié)果示意圖，可知現(xiàn)有柵氧化膜可靠性測試方法無法對測試出的發(fā)光點進行定位，而本發(fā)明實施例柵氧化膜可靠性測試方法能對發(fā)光點進行精確定位，圖5B中發(fā)光點定位為(345，250)，其中345為所述水平數(shù)字坐標軸fe的對應(yīng)坐標； 250為所述垂直數(shù)字坐標軸恥的對應(yīng)坐標。以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字坐標軸，在硅襯底上形成有測試結(jié)構(gòu)，所述測試結(jié)構(gòu)由依次形成于所述硅襯底上的柵氧化膜和多晶硅柵組成；其特征在于所述數(shù)字坐標軸由形成于所述硅襯底上的柵氧化膜上的多晶硅圖案組成；所述數(shù)字坐標軸位于所述測試結(jié)構(gòu)的周圍，所述數(shù)字坐標軸包括互相垂直的水平數(shù)字坐標軸和垂直數(shù)字坐標軸，所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的長度分別大于所述測試結(jié)構(gòu)的長度和寬帶、滿足能夠?qū)λ鰷y試結(jié)構(gòu)的所有點進行定位。
2.如權(quán)利要求1所述數(shù)字坐標軸，其特征在于形成所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的所述多晶硅圖案由多個多晶硅條形組成，各多晶硅條形沿著短邊方向呈直線排列，每一個所述多晶硅條形都標記一個坐標位置，各所述多晶硅條形的短邊寬度都相等、 每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距相等，各所述多晶硅條形的長邊長度分為第一尺寸和第二尺寸且第一尺寸大于第二尺寸，在每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間排列著數(shù)量相同多個所述第二尺寸的多晶硅條形，每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間的間距比每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距大一個數(shù)量級；在各所述第一尺寸的多晶硅條形的一側(cè)形成有多晶硅數(shù)字標示圖案，所述多晶硅數(shù)字標示圖案標示對應(yīng)的所述第一尺寸的多晶硅條形的位置坐標，通過所述多晶硅數(shù)字標示圖案、各所述多晶硅條形形成所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的坐標刻度。
3.如權(quán)利要求2所述數(shù)字坐標軸，其特征在于各所述多晶硅條形的短邊寬度都為2.5 微米、每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距都為5微米，所述第一尺寸的值為10微米、所述第二尺寸的值為7微米，每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間排列著19個所述第二尺寸的多晶硅條形、每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形的間距為100微米，各多晶硅數(shù)字標示圖案為0或100的倍數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述柵氧化膜可靠性測試方法，其特征在于所述測試結(jié)構(gòu)和所述數(shù)字坐標軸制作在同一層光罩中。
5.一種柵氧化膜可靠性測試方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一、在硅襯底上形成測試結(jié)構(gòu)和數(shù)字坐標軸；所述測試結(jié)構(gòu)由依次形成于所述硅襯底上的柵氧化膜和多晶硅柵組成；所述數(shù)字坐標軸由形成于所述硅襯底上的柵氧化膜上的多晶硅圖案組成；所述數(shù)字坐標軸位于所述測試結(jié)構(gòu)的周圍，所述數(shù)字坐標軸包括互相垂直的水平數(shù)字坐標軸和垂直數(shù)字坐標軸，所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的長度分別大于所述測試結(jié)構(gòu)的長度和寬帶、滿足能夠?qū)λ鰷y試結(jié)構(gòu)的所有點進行定位；步驟二、對所述測試結(jié)構(gòu)進行微光顯微鏡測試；當所述柵氧化膜中存在電壓擊穿點時， 所述微光顯微鏡會在所述電壓擊穿點處測試到發(fā)光點，通過所述數(shù)字坐標軸記錄所述發(fā)光點位置；步驟三、按照所記錄的所述發(fā)光點位置進行聚焦粒子束電子顯微鏡測試。
6.如權(quán)利要求5所述柵氧化膜可靠性測試方法，其特征在于形成所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的所述多晶硅圖案由多個多晶硅條形組成，各多晶硅條形沿著短邊方向呈直線排列，每一個所述多晶硅條形都標記一個坐標位置，各所述多晶硅條形的短邊寬度都相等、每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距相等，各所述多晶硅條形的長邊長度分為第一尺寸和第二尺寸且第一尺寸大于第二尺寸，在每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間排列著數(shù)量相同多個所述第二尺寸的多晶硅條形，每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間的間距比每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距大一個數(shù)量級；在各所述第一尺寸的多晶硅條形的一側(cè)形成有多晶硅數(shù)字標示圖案，所述多晶硅數(shù)字標示圖案標示對應(yīng)的所述第一尺寸的多晶硅條形的位置坐標，通過所述多晶硅數(shù)字標示圖案、各所述多晶硅條形形成所述水平數(shù)字坐標軸和所述垂直數(shù)字坐標軸的坐標刻度。
7.如權(quán)利要求6所述柵氧化膜可靠性測試方法，其特征在于各所述多晶硅條形的短邊寬度都為2. 5微米、每兩個相鄰的所述多晶硅條形間的間距都為5微米，所述第一尺寸的值為10微米、所述第二尺寸的值為7微米，每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形間排列著19 個所述第二尺寸的多晶硅條形、每兩個所述第一尺寸的多晶硅條形的間距為100微米，各多晶硅數(shù)字標示圖案為0或100的倍數(shù)。
8.如權(quán)利要求5所述柵氧化膜可靠性測試方法，其特征在于所述測試結(jié)構(gòu)和所述數(shù)字坐標軸制作在同一層光罩中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字坐標軸，由硅襯底上的柵氧化膜上的多晶硅圖案組成且位于測試結(jié)構(gòu)的周圍，測試結(jié)構(gòu)和數(shù)字坐標軸制作在同一層光罩中。數(shù)字坐標軸包括水平數(shù)字坐標軸和垂直數(shù)字坐標軸，水平數(shù)字坐標軸和垂直數(shù)字坐標軸的長度分別大于測試結(jié)構(gòu)的長度和寬帶、滿足能夠?qū)y試結(jié)構(gòu)的所有點進行定位。本發(fā)明還公開了一種柵氧化膜可靠性測試方法，包步驟形成數(shù)字坐標軸、對測試結(jié)構(gòu)進行EMMI測試并用數(shù)字坐標軸記錄發(fā)光點位置、進行FIB測試。本發(fā)明數(shù)字坐標軸能夠為測試結(jié)構(gòu)提供精確的坐標，能為柵氧化膜可靠性測試方法中的發(fā)光點進行精確定位并提供數(shù)字化坐標，能為FIB切割定位提供準確位置，能提高失效分析的成功率。
文檔編號H01L23/544GK102456666SQ20101051119
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者廖炳隆, 王篤林, 范曾軼, 賴華平 申請人:上海華虹Nec電子有限公司