專利名稱：測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造中的外延工藝，尤其涉及一種測量外延圖形偏移量的電 學測試結(jié)構(gòu)及其方法。
背景技術(shù)：
雙極型半導(dǎo)體制造工藝中，在硅襯底表面生長一層單晶半導(dǎo)體薄膜的方法，稱之 為外延。在初始的晶圓上進行外延生長有許多好處。其一，外延層不需要與下層晶圓具有相 同的摻雜類型。例如在雙極工藝中，N型外延層可以生長在P型襯底上。其次，不像CZ硅， 外延硅不會被氧或碳元素所沾污。同時，在外延層中也允許形成埋層。N+埋層成為多數(shù)雙極工藝中的關(guān)鍵步驟，因為 它使制作低集電極電阻的垂直NPN晶體管成為可能。砷和銻是形成N型埋層的首選雜質(zhì)， 因為所述砷和銻的低擴散速率使得埋層在隨后的高溫處理中的橫向擴散最小。銻比砷更常 使用，因為它在外延時表現(xiàn)出更小的橫向自動摻雜。在所述外延層中形成的N+埋層需要經(jīng)過退火以消除注入損傷，在退火過程中會 發(fā)生熱氧化，氧化會導(dǎo)致在氧化層窗口邊緣四周出現(xiàn)輕微的硅表面不連續(xù)。外延層將如實 地在晶圓的最終表面再現(xiàn)所述硅表面不連續(xù)。在顯微鏡下觀察可以發(fā)現(xiàn)，外延層的表面形 成了一個模糊地輪廓，稱為N型埋層陰影。在隨后的光刻步驟中，例如深N+區(qū)的刻蝕，所述 深N+區(qū)將與所述硅表面不連續(xù)的位置對齊。這種經(jīng)過外延以后產(chǎn)生的前層圖形位移稱為 版圖移位，即圖形經(jīng)過外延生長后發(fā)生了一定的漂移。當外延后的光刻需要和外延前的光刻對準時，必須在曝光的時候?qū)@個偏移量進 行補償。補償?shù)牧恐狄话阃ㄟ^外延厚度乘以一個補償系數(shù)來獲取。但是，所述補償系數(shù)是 一個經(jīng)驗值，不能與實際偏移量完全符合，而使補償不精確，不能有效地控制外延后圖形對 外延前圖形的套準誤差?，F(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于 是有了本發(fā)明利用電學參數(shù)測量外延圖形漂移量的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)中，對外延圖形偏移量的補償不精確，不能有效地控制外 延后圖形對外延前圖形的套準誤差等缺陷，提供一種測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié) 構(gòu)。本發(fā)明的又一目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中，對外延圖形偏移量的補償不精確，不能有 效地控制外延后圖形對外延前圖形的套準誤差等缺陷，提供一種利用所述電學測試結(jié)構(gòu)測 量外延圖形偏移量的方法。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，所述 測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)包括埋層，形成在半導(dǎo)體襯底表面；外延層，形成在 具有所述埋層的半導(dǎo)體襯底表面；插栓區(qū)，等距形成在所述埋層表面的外延層內(nèi)，并沿相同方向與所述埋層具有不同的預(yù)設(shè)偏移量；接觸孔，形成在所述插栓區(qū)表面；以及在所述相 鄰插栓區(qū)上的接觸孔處依次形成的第一導(dǎo)電連線、第二導(dǎo)電連線，和第三導(dǎo)電連線。插栓區(qū) 沿相同方向偏移，并具有不同預(yù)設(shè)偏移量的各電學測試結(jié)構(gòu)形成一電學測試結(jié)構(gòu)組。其中，所述預(yù)設(shè)偏移量的大小為0到1倍外延層厚度之間的任一數(shù)值。所述插栓區(qū)的步長依外延層的厚度和補償量的精度確定。所述步長在0. 01微米到1微米之間。可選的，當所述外延層厚度為1微米時，步長為0. 1微米?？蛇x的，所述電學測試結(jié)構(gòu)組包括在相同方向偏移，且預(yù)設(shè)偏移量分別為0微米， 0. 1微米，0. 2微米，0. 3微米，0. 4微米，0. 5微米，0. 6微米，0. 7微米，0. 8微米，0. 9微米，1 微米的電學測試結(jié)構(gòu)。可選的，所述電學測試結(jié)構(gòu)具有3個相鄰的插栓區(qū)。電學測試結(jié)構(gòu)的方向為相對于埋層沿X正方向、X負方向、Y正方向，以及Y負方 向。為實現(xiàn)本發(fā)明的又一目的，本發(fā)明提供一種利用所述電學測試結(jié)構(gòu)測量外延圖形 偏移量的方法，所述外延圖形偏移量的測試方法包括對電學測試結(jié)構(gòu)組中的具有不同預(yù)設(shè)偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)分別進行電學測試， 測試電學測試結(jié)構(gòu)的第一導(dǎo)電連線與第二導(dǎo)電連線之間的第一電阻，以及第二導(dǎo)電連線與 第三導(dǎo)電連線之間的第二電阻，如果所述第一電阻與所述第二電阻相等，則該電學測試結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移量 便為實際偏移量；如果所述第一電阻與所述第二電阻均不相等，則在與所述電學測試結(jié)構(gòu)組插栓區(qū) 偏移方向相反的電學測試結(jié)構(gòu)組中的電學測試結(jié)構(gòu)分別進行所述電學測試，如果所述第一 電阻與所述第二電阻相等，則該電學測試結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移量便為實際偏移量；如果所述第一電阻與所述第二電阻均不相等，則在所述電學測試結(jié)構(gòu)組以及與所 述電學測試結(jié)構(gòu)組插栓區(qū)偏移方向相反的電學測試結(jié)構(gòu)組中選取第一電阻與第二電阻差 值最小的電學測試結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移量作為實際偏移量。綜上所述，本發(fā)明通過利用電學測試結(jié)構(gòu)測量外延圖形偏移量，不僅使得測量精 確度更高，而且可以有效減少外延后圖形對外延前圖形的套準誤差。


圖1是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿X正方向具有第一預(yù)設(shè)偏移 量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿X正方向具有第二預(yù)設(shè)偏移 量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿X正方向具有第三預(yù)設(shè)偏移 量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿X負方向具有第四預(yù)設(shè)偏移 量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿X負方向具有第五預(yù)設(shè)偏移量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿Y正方向具有第六預(yù)設(shè)偏移 量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿Y正方向具有第七預(yù)設(shè)偏移 量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿Y正方向具有第八預(yù)設(shè)偏移 量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿Y負方向具有第九預(yù)設(shè)偏移 量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)沿Y負方向具有第十預(yù)設(shè)偏 移量的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實 施例并配合附圖予以詳細說明。請參閱圖1 圖10，圖1 圖10所示為測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)1 的示意圖。所述電學測試結(jié)構(gòu)1包括在具有第一導(dǎo)電型離子的半導(dǎo)體襯底(未圖示)表面 進行第二導(dǎo)電型離子擴散，以形成位于所述半導(dǎo)體襯底表面的具有第二導(dǎo)電型離子的埋層 10。在具有所述埋層10的半導(dǎo)體襯底表面外延形成具有第二導(dǎo)電型離子的外延層11。所 述埋層10位于半導(dǎo)體襯底與外延層11之間。在位于所述外延層11內(nèi)，并位于埋層10表面沿相同偏移方向刻蝕并摻雜形成若 干插栓區(qū)12。所述插栓區(qū)12為第二導(dǎo)電型離子重摻雜形成。所述插栓區(qū)12等距并相對于 所述埋層10沿X正方向、X負方向、Y正方向，以及Y負方向具有不同的預(yù)設(shè)偏移量。其中，所述預(yù)設(shè)偏移量為0到1倍外延層11厚度之間的任一數(shù)值。所述插栓區(qū)12 的步長由外延層11的厚度和補償偏移量的精度確定。所述步長在0.01微米到1微米之間。 例如一個外延層11厚度為1微米的工藝，將步長設(shè)為0. 1微米，則在X的正方向的測試機 構(gòu)1包括0微米，0. 1微米，0. 2微米，0. 3微米，0. 4微米，0. 5微米，0. 6微米，0. 7微米，0. 8 微米，0. 9微米，1微米。在X的負方向，Y的正方向和負方向的測試機構(gòu)1依此類推。在本實施例中，列舉如下不同預(yù)設(shè)偏移量取值，但不作為對本發(fā)明的限制。具體而 言，即圖1 圖3所示為沿X正方向相對于埋層10分別具有第一預(yù)設(shè)偏移量121、第二預(yù)設(shè) 偏移量122、第三預(yù)設(shè)偏移量123的電學測試結(jié)構(gòu)1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4 圖5所示為沿X 負方向相對于埋層10具有第四預(yù)設(shè)偏移量124、第五預(yù)設(shè)偏移量125的電學測試結(jié)構(gòu)1的 結(jié)構(gòu)示意圖。圖6 圖8所示為沿Y正方向相對于埋層10分別具有第六預(yù)設(shè)偏移量126、 第七預(yù)設(shè)偏移量127、第八預(yù)設(shè)偏移量128的電學測試結(jié)構(gòu)1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9 圖10 所示為沿Y負方向相對于埋層10具有第九預(yù)設(shè)偏移量129、第十預(yù)設(shè)偏移量120的電學測 試結(jié)構(gòu)1的結(jié)構(gòu)示意圖。在所述插栓區(qū)12表面相應(yīng)地形成接觸孔13。所述接觸孔13通過依次位于所述插 栓區(qū)12上的導(dǎo)電連線與外測試電路電連接。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述電學測試結(jié)構(gòu)1包含3個相鄰的插栓區(qū)12，且在所述相
5鄰插栓區(qū)12的接觸孔13處依次形成第一導(dǎo)電連線141、第二導(dǎo)電連線142，以及第三導(dǎo)電 連線143。插栓區(qū)12沿相同方向偏移，并具有不同預(yù)設(shè)偏移量的各電學測試結(jié)構(gòu)1形成一電 學測試結(jié)構(gòu)組。具體而言，即在X正方向，所述電學測試結(jié)構(gòu)1相對于所述埋層10的預(yù)設(shè) 偏移量取不同值時，所述各電學測試結(jié)構(gòu)1便構(gòu)成一電學測試結(jié)構(gòu)組。同樣地，在X負方向、 Y正方向，以及Y負方向依此類推相應(yīng)地形成不同的電學測試結(jié)構(gòu)組。利用所述電學測試結(jié)構(gòu)1測量外延圖形偏移量的方法，包括對電學測試結(jié)構(gòu)組 中的具有不同預(yù)設(shè)偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)1分別進行電學測試，測試電學測試結(jié)構(gòu)1的第 一導(dǎo)電連線141與第二導(dǎo)電連線142之間的第一電阻，以及第二導(dǎo)電連線142與第三導(dǎo)電 連線143之間的第二電阻，如果所述第一電阻與所述第二電阻相等，則該電學測試結(jié)構(gòu)1所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移 量便為實際偏移量；如果所述第一電阻與所述第二電阻均不相等，則在與所述電學測試結(jié)構(gòu)組插栓區(qū) 12偏移方向相反的電學測試結(jié)構(gòu)組中的電學測試結(jié)構(gòu)1分別進行所述電學測試，如果所 述第一電阻與所述第二電阻相等，則該電學測試結(jié)構(gòu)1所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移量便為實際偏移 量；如果所述第一電阻與所述第二電阻均不相等，則在所述電學測試結(jié)構(gòu)組以及與所 述電學測試結(jié)構(gòu)組插栓區(qū)12偏移方向相反的電學測試結(jié)構(gòu)組中選取第一電阻與第二電阻 差值最小的電學測試結(jié)構(gòu)1所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移量作為實際偏移量。具體而言，如果進行X正方和X負方向?qū)嶋H偏移量的測量，則在X正方向上形成的 電學測試結(jié)構(gòu)組的具有不同預(yù)設(shè)偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)中任選其一，并對該電學測試結(jié)構(gòu) 1進行電學測試。即，選取電學測試結(jié)構(gòu)1依次位于所述相鄰插栓區(qū)12上的接觸孔13處 的第一導(dǎo)電連線141、第二導(dǎo)電連線142，以及第三導(dǎo)電連線143進行電阻測試。此時，不煩 定義第一導(dǎo)電連線141與第二導(dǎo)電連線142所構(gòu)成的電學測試結(jié)構(gòu)1之間的電阻為第一電 阻，第二導(dǎo)電連線142與第三導(dǎo)電連線143所構(gòu)成的電學測試結(jié)構(gòu)1的電阻為第二電阻。如果所述第一電阻與所述第二電阻相等，則該電學測試結(jié)構(gòu)1所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏 移量便為X正方向的實際偏移量。如果所述第一電阻與所述第二電阻不等，則在沿X負方 向偏移的電學測試結(jié)構(gòu)組的具有不同預(yù)設(shè)偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)1中任選其一，并測試所 述電學測試結(jié)構(gòu)1的第一導(dǎo)電連線141與第二導(dǎo)電連線142之間的第一電阻，以及第二導(dǎo) 電連線142與第三導(dǎo)電連線143之間的第二電阻，如果所述第一電阻與所述第二電阻相等， 則該電學測試結(jié)構(gòu)1所對應(yīng)的偏移便為實際偏移量；如果所述第一電阻與所述第二電阻均 不相等，則在所述沿X正方向偏移的電學測試結(jié)構(gòu)組以及沿X負方向偏移的電學測試結(jié)構(gòu) 組中選取第一電阻與第二電阻差值最小的電學測試結(jié)構(gòu)1所對應(yīng)的偏移量為實際偏移量。同樣地，如果進行Y正方和Y負方向?qū)嶋H偏移量的測量，則在Y正方向上形成的電 學測試結(jié)構(gòu)組的具有不同預(yù)設(shè)偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)中任選其一，并對該電學測試結(jié)構(gòu)1 進行電學測試。即，選取電學測試結(jié)構(gòu)1依次位于所述相鄰插栓區(qū)12上的接觸孔13處的第 一導(dǎo)電連線141、第二導(dǎo)電連線142，以及第三導(dǎo)電連線143進行串聯(lián)電阻測試。此時，不煩 定義第一導(dǎo)電連線141與第二導(dǎo)電連線142所構(gòu)成的電學測試結(jié)構(gòu)1之間的電阻為第一電 阻，第二導(dǎo)電連線142與第三導(dǎo)電連線143所構(gòu)成的電學測試結(jié)構(gòu)1的電阻為第二電阻。
如果所述第一電阻與所述第二電阻相等，則該電學測試結(jié)構(gòu)1所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移 量便為Y正方向的實際偏移量。如果所述第一電阻與所述第二電阻不等，則在沿Y負方向 偏移的電學測試結(jié)構(gòu)組的具有不同預(yù)設(shè)偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)1中任選其一，并測試所述 電學測試結(jié)構(gòu)1的第一導(dǎo)電連線141與第二導(dǎo)電連線142之間的第一電阻，以及第二導(dǎo)電 連線142與第三導(dǎo)電連線143之間的第二電阻，如果所述第一電阻與所述第二電阻相等，則 該電學測試結(jié)構(gòu)1所對應(yīng)的偏移便為實際偏移量；如果所述第一電阻與所述第二電阻均不 相等，則在所述沿Y正方向偏移的電學測試結(jié)構(gòu)組以及沿Y負方向偏移的電學測試結(jié)構(gòu)組 中選取第一電阻與第二電阻差值最小的電學測試結(jié)構(gòu)1所對應(yīng)的偏移量為實際偏移量。通過利用所述電學測試結(jié)構(gòu)1對外延圖形在X正方向、X負方向、Y正方向，以及Y 負方向的實際偏移量進行測量，便獲得外延圖形的實際偏移量。綜上所述，本發(fā)明通過利用電學測試結(jié)構(gòu)測量外延圖形偏移量，不僅使得測量精 確度更高，而且可以有效減少外延后圖形對外延前圖形的套準誤差。本領(lǐng)域技術(shù)人員均應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對本發(fā) 明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權(quán)利要求書及等同物的保護 范圍內(nèi)時，認為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述測量外延圖形偏移量 的電學測試結(jié)構(gòu)包括埋層，形成在半導(dǎo)體襯底表面；外延層，形成在具有所述埋層的半導(dǎo)體襯底表面；插栓區(qū)，等距形成在所述埋層表面的外延層內(nèi)，并沿相同方向與所述埋層具有不同的 預(yù)設(shè)偏移量；接觸孔，形成在所述插栓區(qū)表面；以及，在所述相鄰插栓區(qū)上的接觸孔處依次形成的第一導(dǎo)電連線、第二導(dǎo)電連線，和第 三導(dǎo)電連線；插栓區(qū)沿相同方向偏移，并具有不同預(yù)設(shè)偏移量的各電學測試結(jié)構(gòu)形成一電學測試結(jié) 構(gòu)組。
2.如權(quán)利要求1所述的測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述預(yù)設(shè) 偏移量的大小為0到1倍外延層厚度之間的任一數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1所述的測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述插栓 區(qū)的步長依外延層的厚度和補償量的精度確定。
4.如權(quán)利要求3所述的測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述步長 在0.01微米到1微米之間。
5.如權(quán)利要求3所述的測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，當所述外 延層厚度為1微米時，步長為0. 1微米。
6.如權(quán)利要求5所述的測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電學 測試結(jié)構(gòu)組包括在相同方向偏移，且預(yù)設(shè)偏移量分別為O微米，0. 1微米，0. 2微米，0. 3微 米，0. 4微米，0. 5微米，0. 6微米，0. 7微米，0. 8微米，0. 9微米，1微米的電學測試結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，電學測試 結(jié)構(gòu)的方向為相對于埋層沿X正方向、X負方向、Y正方向，以及Y負方向。
8.如權(quán)利要求1所述的測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電學 測試結(jié)構(gòu)具有3個相鄰的插栓區(qū)。
9.一種利用如權(quán)利要求1所述的電學測試結(jié)構(gòu)測量外延圖形偏移量的方法，其特征在 于，所述測量外延圖形偏移量的方法包括對電學測試結(jié)構(gòu)組中的具有不同預(yù)設(shè)偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)分別進行電學測試，測試 電學測試結(jié)構(gòu)的第一導(dǎo)電連線與第二導(dǎo)電連線之間的第一電阻，以及第二導(dǎo)電連線與第三 導(dǎo)電連線之間的第二電阻，如果所述第一電阻與所述第二電阻相等，則該電學測試結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移量便為 實際偏移量；如果所述第一電阻與所述第二電阻均不相等，則對與所述電學測試結(jié)構(gòu)組插栓區(qū)偏移 方向相反的電學測試結(jié)構(gòu)組中的電學測試結(jié)構(gòu)分別進行所述電學測試，如果所述第一電阻 與所述第二電阻相等，則該電學測試結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移量便為實際偏移量；如果所述第一電阻與所述第二電阻均不相等，則在所述電學測試結(jié)構(gòu)組以及與所述電 學測試結(jié)構(gòu)組插栓區(qū)偏移方向相反的電學測試結(jié)構(gòu)組中選取第一電阻與第二電阻差值最 小的電學測試結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的預(yù)設(shè)偏移量作為實際偏移量。
全文摘要
一種測量外延圖形偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)，包括埋層，形成在半導(dǎo)體襯底表面；外延層，形成在半導(dǎo)體襯底表面；插栓區(qū)，等距形成在所述埋層表面的外延層內(nèi)，并沿相同方向與所述埋層具有不同的預(yù)設(shè)偏移量；接觸孔，形成在所述插栓區(qū)表面；以及在所述相鄰插栓區(qū)上的接觸孔處依次形成的第一導(dǎo)電連線、第二導(dǎo)電連線，和第三導(dǎo)電連線。所述測量外延圖形偏移量的方法包括對具有不同預(yù)設(shè)偏移量的電學測試結(jié)構(gòu)分別進行電學測試。本發(fā)明通過利用電學測試結(jié)構(gòu)測量外延圖形偏移量，不僅使得測量精確度更高，而且可以有效減少外延后圖形對外延前圖形的套準誤差。
文檔編號H01L21/66GK102097348SQ20101057579
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者顧學強 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司