本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種釋放焊墊等離子體的PID測(cè)試結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在深亞微米集成電路加工工藝中，通常需大量使用高密度等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(HDPECVD，High Density Plasma Enhanced Deposition)以及等離子體刻蝕(plasma etching)技術(shù)。此種技術(shù)適應(yīng)隨著尺寸不斷縮小，掩膜刻蝕分辨率不斷提高的要求。但是在高密度等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或等離子體刻蝕過程中，會(huì)產(chǎn)生游離電荷，當(dāng)刻蝕導(dǎo)體(金屬或多晶硅)的時(shí)候，裸露的導(dǎo)體表面就會(huì)收集游離電荷。如果積累了電荷的導(dǎo)體直接連接到器件的柵極上，就會(huì)在多晶硅柵下的薄氧化層形成柵極漏電流(gate leakge)，影響半導(dǎo)體器件的開啟電流Vt，當(dāng)積累的電荷超過一定數(shù)量時(shí)，這種柵極漏電流會(huì)損傷柵介質(zhì)層，使電路失效，從而使器件甚至整個(gè)芯片的可靠性和壽命嚴(yán)重的降低。通常將這種情況稱為等離子誘導(dǎo)損傷(PID，Plasma Induced Damage)，又稱為天線效應(yīng)(PAE，Process Antenna Effect)。

一般情況下，芯片發(fā)生天線效應(yīng)的機(jī)率由“天線比率”(antenna ratio)來衡量?！疤炀€比率”的定義是：構(gòu)成所謂“天線”的導(dǎo)體(一般是金屬)的面積與所相連的柵介質(zhì)層面積的比率。隨著半導(dǎo)體集成電路制備工藝技術(shù)的發(fā)展，柵介質(zhì)層的尺寸越來越小，金屬的層數(shù)越來越多，因而發(fā)生天線效應(yīng)的可能性就越大。

然而，在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的等離子體損傷檢測(cè)結(jié)構(gòu)具有以下缺點(diǎn)：金屬的測(cè)試焊墊(PAD)也會(huì)如天線一樣收集環(huán)境中的電荷，特別是與頂層金屬線連接的測(cè)試焊墊面積較大，厚度較厚，由于天線與金屬線是電連接的，因此，頂層的測(cè)試焊墊收集到的電荷會(huì)經(jīng)金屬線傳輸?shù)教炀€，這將導(dǎo)致無法準(zhǔn)確檢測(cè)天線結(jié)構(gòu)所收集的電荷的大小，也即無法準(zhǔn)確檢測(cè)天線效應(yīng)的強(qiáng)弱。

所以，設(shè)計(jì)一種可以釋放頂層測(cè)試焊墊等離子體以減小其對(duì)PID測(cè)試影響的結(jié)構(gòu)是業(yè)界急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種釋放焊墊等離子體的PID測(cè)試結(jié)構(gòu)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中難以消除頂層測(cè)試焊墊等離子體影響PID測(cè)試的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種釋放焊墊等離子體的PID測(cè)試結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試結(jié)構(gòu)至少包括：位于同一層且平行排列的多個(gè)晶體管器件，所述晶體管器件的襯底電連接至第一測(cè)試焊墊，所述晶體管器件的源極電連接至第二測(cè)試焊墊，所述晶體管器件的漏極電連接至第三測(cè)試焊墊，所述晶體管器件的柵極與不同層的金屬線一一對(duì)應(yīng)電連接；每一層的金屬線分支成第一子金屬線和第二子金屬線，且所述第一子金屬線與所述第二子金屬線通過頂層金屬層電連接在一起，其中第一子金屬線電連接至各自層的天線端，第二子金屬線均電連接至第四測(cè)試焊墊；位于最底層的所述第一子金屬線的一端電連接與其同層的所述第二子金屬線，另一端電連接一保護(hù)二極管。

于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述晶體管器件的結(jié)構(gòu)至少包括襯底、形成于襯底兩側(cè)的源極和漏極、形成于源極和漏極之間襯底表面的柵介質(zhì)層、以及形成于所述柵介質(zhì)層表面的多晶硅柵極。

于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，每一層的所述第二子金屬線和所述第一子金屬線的長(zhǎng)度比的范圍是1000～2000。

于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述第一測(cè)試焊墊、所述第二測(cè)試焊墊、所述第三測(cè)試焊墊以及所述第四測(cè)試焊墊均為鋁焊墊或銅焊墊。

于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述第四測(cè)試焊墊的厚度大于所述第一測(cè)試焊墊、所述第二測(cè)試焊墊和所述第三測(cè)試焊墊的厚度。

于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述襯底通過第一金屬插塞電連至第一測(cè)試焊墊。

于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述源極通過第二金屬插塞電連至第二測(cè)試焊墊。

于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述漏極通過第三金屬插塞電連至第三測(cè)試焊墊。

于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述柵極通過第四金屬插塞與不同層的金屬線一一對(duì)應(yīng)電連。

于本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述第二子金屬線通過第五金屬插塞與所述頂層金屬層電連接。

如上所述，本實(shí)用新型的釋放焊墊等離子體的PID測(cè)試結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果：

1、釋放(導(dǎo)出)大塊測(cè)試焊墊上的等離子體，減小其對(duì)PID測(cè)試結(jié)果的影響；

2、僅僅頂層金屬層連接天線和保護(hù)二極管，從而保證其它層的金屬線和金屬插塞的等離子損傷效應(yīng)；

3、在位于最底層的金屬線上電連接保護(hù)二極管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試方便。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型釋放焊墊等離子體的PID測(cè)試結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。

圖2為圖1中單個(gè)晶體管器件沿AA’方向的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖3為圖1中沿BB’方向的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖4為圖1中沿CC’方向的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖5為本實(shí)用新型不設(shè)保護(hù)二極管時(shí)的等離子體的流向圖。

圖6為本實(shí)用新型不設(shè)頂層金屬層時(shí)的等離子體的流向圖。

圖7為本實(shí)用新型的第四測(cè)試焊墊中等離子體的流向圖。

元件標(biāo)號(hào)說明

100 測(cè)試結(jié)構(gòu)

1 晶體管器件

101 襯底

102 源極

103 漏極

104 柵極

105 柵介質(zhì)層

2 第一測(cè)試焊墊

3 第二測(cè)試焊墊

4 第三測(cè)試焊墊

5 第四測(cè)試焊墊

6 金屬線

601、603、605、607 第一子金屬線

602、604、606、608 第二子金屬線

7 第一金屬插塞

8 第二金屬插塞

9 第三金屬插塞

10 第四金屬插塞

11 第五金屬插塞

12 頂層金屬層

13 天線端

14 保護(hù)二極管

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

請(qǐng)參閱圖1至圖7。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。

請(qǐng)參閱圖1-圖4，本實(shí)用新型提供一種釋放焊墊等離子體的PID測(cè)試結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試結(jié)構(gòu)100至少包括：位于同一層且平行排列的多個(gè)晶體管器件1，所述晶體管器件1的襯底101電連接至第一測(cè)試焊墊2，所述晶體管器件1的源極102電連接至第二測(cè)試焊墊3，所述晶體管器件1的漏極103電連接至第三測(cè)試焊墊4，所述晶體管器件1的柵極104與不同層的金屬線6一一對(duì)應(yīng)電連接；每一層的金屬線6分支成第一子金屬線601、603、605、607和第二子金屬線602、604、606、608，且所述第一子金屬線601、603、605、607與所述第二子金屬線602、604、606、608通過頂層金屬層12電連接在一起，其中第一子金屬線601、603、605、607電連接至各自層的天線端13，第二子金屬線602、604、606、608均電連接至第四測(cè)試焊墊5；位于最底層的所述第一子金屬線601的一端電連接與其同層的所述第二子金屬線602，另一端電連接一保護(hù)二極管14。這里的所述保護(hù)二極管14主要用于釋放負(fù)離子。

需要說明的是，圖1是俯視圖，因此各層的天線端13看起來是疊在一起，實(shí)際上天線端13處于各自層上第一子金屬線601、603、605、607的端部，天線端13之間并不相互連接。而第二子金屬線602、604、606、608雖然也屬于不同層，但其端部統(tǒng)一連接至第四測(cè)試焊墊5，通過第四測(cè)試焊墊5將各柵極104與外界電壓接通。

作為示例，所述晶體管器件1的結(jié)構(gòu)至少包括襯底101、形成于襯底101兩側(cè)的源極102和漏極103、形成于源極102和漏極103之間襯底101表面的柵介質(zhì)層105、以及形成于所述柵介質(zhì)層105表面的多晶硅柵極104。具體請(qǐng)參考圖2，為圖1中單個(gè)晶體管器件1沿AA’方向的結(jié)構(gòu)剖視圖。

其中，所述襯底101在測(cè)試時(shí)通過第一測(cè)試焊墊2與外界電壓接通，所有的源極102通過第二測(cè)試焊墊3與外界電壓接通，所有的漏極103通過第三測(cè)試焊墊4與外界電壓接通。

由圖3和圖4可以看出，所述頂層金屬層12與各層的金屬線6的堆疊結(jié)構(gòu)。

作為示例，每一層的所述第二子金屬線602、604、606、608和所述第一子金屬線601、603、605、607的長(zhǎng)度比的范圍是1000～2000。每一層的所述第二子金屬線602、604、606、608的長(zhǎng)度會(huì)比第一子金屬線601、603、605、607的長(zhǎng)度長(zhǎng)很多。

作為示例，所述第一測(cè)試焊墊2、所述第二測(cè)試焊墊3、所述第三測(cè)試焊墊4以及所述第四測(cè)試焊墊5均為鋁焊墊或銅焊墊。

作為示例，所述第四測(cè)試焊墊5的厚度大于所述第一測(cè)試焊墊2、所述第二測(cè)試焊墊3和所述第三測(cè)試焊墊4的厚度。一般來說，頂層金屬線6連接的測(cè)試焊墊面積較大，厚度較厚，其收集的電荷量也最多，因此對(duì)天線端13的影響也是最大的。

作為示例，所述襯底101通過第一金屬插塞7電連至第一測(cè)試焊墊2；所述源極102通過第二金屬插塞8電連至第二測(cè)試焊墊3；所述漏極103通過第三金屬插塞9電連至第三測(cè)試焊墊4；所述柵極104通過第四金屬插塞10與不同層的金屬線6一一對(duì)應(yīng)電連，為了使晶體管陣列中多晶硅柵極104與不同層的金屬線6電連，需要通過不同高度的第四金屬插塞10進(jìn)行連接。應(yīng)該知曉，第四金屬插塞10是各層金屬層上的金屬插塞堆積而成，連接至不同的金屬線6則需要的金屬插塞的層數(shù)也不同；所述第二子金屬線602、604、606、608通過第五金屬插塞11與所述頂層金屬層12電連接。

利用本實(shí)用新型的測(cè)試結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控的方法包括電流測(cè)量法，還可以為其他的測(cè)量監(jiān)控方法，譬如閾值電壓測(cè)量法、FA熱點(diǎn)抓取失效點(diǎn)法等等。但這些方法均為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都可以知曉，也非本實(shí)用新型的保護(hù)內(nèi)容，故在此不再贅述。

為了更好解釋本實(shí)用新型的方案，需要從以下兩個(gè)問題的解決來體現(xiàn)。

第一，如果圖5所示，為假設(shè)本實(shí)用新型不設(shè)保護(hù)二極管14時(shí)的等離子體的流向圖。如果沒有設(shè)置保護(hù)二極管14，也就不能起到釋放等離子體的作用，天線端13上收集的電荷(所需要的)和第四測(cè)試焊墊5上收集的電荷(干擾的)都會(huì)通過電場(chǎng)作用轉(zhuǎn)移到柵極104，對(duì)柵介質(zhì)層105造成損傷，且無法準(zhǔn)確檢測(cè)天線端13所收集的電荷的大小。

第二，如圖6所示，為假設(shè)本實(shí)用新型不設(shè)頂層金屬層12時(shí)的等離子體的流向圖。如果沒有將每一層的所述金屬線分支成所述第一子金屬線601、603、605、607和所述第二子金屬線602、604、606、608，當(dāng)然也不存在電連接所述第一子金屬線601、603、605、607與所述第二子金屬線602、604、606、608的所述頂層金屬層12，此時(shí)，如果設(shè)有所述保護(hù)二極管14，則所述天線端13收集的電荷和所述第四測(cè)試焊墊5上收集的電荷都會(huì)通過所述保護(hù)二極管14釋放，那么，該P(yáng)ID測(cè)試結(jié)構(gòu)就失效了。

綜上分析，如何保證PID測(cè)試結(jié)構(gòu)的有效測(cè)試且避免頂層的第四測(cè)試焊墊5上的等離子體的干擾是本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型將每一層的金屬線分支成第一子金屬線601、603、605、607和第二子金屬線602、604、606、608，且所述第一子金屬線601、603、605、607與所述第二子金屬線602、604、606、608通過頂層金屬層12電連接在一起，其中第一子金屬線601、603、605、607電連接至各自層的天線端13，第二子金屬線602、604、606、608均電連接至第四測(cè)試焊墊5；位于最底層的所述第一子金屬線601的一端電連接與其同層的所述第二子金屬線602，另一端電連接一保護(hù)二極管14。有效地解決了上述問題。如圖7所示，為本實(shí)用新型的第四測(cè)試焊墊5中等離子體的流向圖。所述第四測(cè)試焊墊中等離子體流向所述保護(hù)二極管14，不會(huì)影響到晶體管器件1的柵極104。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型的釋放焊墊等離子體的PID測(cè)試結(jié)構(gòu)測(cè)得的開啟電壓的偏移量比現(xiàn)有技術(shù)PID測(cè)試結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果要好，控制在允許的范圍內(nèi)。

綜上所述，本實(shí)用新型的釋放焊墊等離子體的PID測(cè)試結(jié)構(gòu)，通過釋放大塊測(cè)試焊墊上的等離子體，減小其對(duì)PID測(cè)試結(jié)果的影響；僅僅頂層金屬層連接天線和保護(hù)二極管，從而保證其它層的金屬線和金屬插塞的等離子損傷效應(yīng)；在位于最底層的金屬線上電連接保護(hù)二極管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試方便。

上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。