Тестовая структура для контроля удельного сопротивления пленочных резисторов Советский патент 1984 года по МПК G01R27/14 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к вопросам контроля удельного поверхностного сопротивления и определения отклонений рабочей длины и ширины резистивной зоны пленочных резисторов в процессе изготовления интегральных схем (ИС) .

Известны четырехконтактные „ (четырехзондовые) структуры для изерения удельного поверхностного сопротивления, имеющие два токовых и .два потенциальных контакта на поверхности контролируемой резистиэной пленки Cl.

. .Удельное поверхностное сопротивление определяют на основе измерений сопротивления структуры по формуле, учитывающей.геометрию расположения зондов.

.Однако четырехзондовая структура имеет недостаточную точность контроля из-за Координатной погрешности расположения зондов. Кроме того, измерительная зона требует использования значительной площади подложки (несколько мм), что затрудняет применение этих устройств для рабочих пластин с ИС, С другой стороны четырехзондовая структура не предусматривает учет влияния фотолитографических процессов на формирование границ резистивной зоны, т.е. не обладает достаточной для современных требований информативностью.

Более удобным информативным средством контроля параметров п.пеночных резисторов являются тесто вые структуры (ТС), отображающие свойства рабочих резисторов ИС.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является тестовая структура для контроля удельного сопротивления пленочных резисторов, содержащая подложку, на которой расположены последовательно соединенные прямоугольные резисторы -с одинаковой длиной и разной шириной резистивных зон Сз}.

Удельное сопротивление и отклонение ширины резистивных зон определяют по формулам на основе измерений сопротивления этих зон через контактные площадки. Контактными площадками в этой тестовой структуре являются внешние участки резистивной зоны, вынесенные за пределы резистивной зоны и предназначенные для контактирования с металлическими зондами.

. Однако эта тестовая структура не предусматривает учета влияния на результат контроля.особенностей металлических пленочных контактов, в частности отклонений их размеров, что приводит к большой погрешности при контроле и практически делает ее неприменимой для контроля резисторов, имеющих контактные площадки

с контактами на концах резистивных ,зон,.а такая конструкция пленочных резисторов является в настоящее время основным типовым крнструктивно-тодологическим вариантом резисторов ИС, поэтому неточность определения рабочей.длины резисторов из-за отклонений размеров контактов не позволяет точно определить удельное сопротивление и отклонение ширины резистивной зоны и в конечном счете номинал сопротивления рабочих резисторов, а отсутствие данных об откло нениях размеров контактов не позволяет сделать заключение о размерных погрешностях контактов относительно дпусков на совмещение слоев во избежание межслойных коротких замыканий. Следовательно, применительно к типовым резисторам ИС известная тестовая структура не обладает достаточной точностью контроля удельного сопротивления и отклонений размеров рабочей ширины резистивной зоны, а также достаточными функциональными возможностями, так.как не позволяет в одном измерительном ц-икле дополнительно определять отклонение рабочей длины резистивной зоны и размеров контактов в ней,

. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей структуры и снижение трудоемкости контроля

Поставленная цель достигается тем, что тестовая структура для контроля удельного сопротивления пленочных резисторов, содержащая подложку, на которой расположены последовательно соединенные прямоугольные пленочные основные резисторы с одинаковой длиной и разной шириной резистивных зон и с одинаковыми контактными площадками, снабжена дополнительными пленочными резисторами с равными длинами резистивных зон, последовательно соединенными с основными резисторами, причем размеры резистивных зон основного и смежного с.ним дополнительного резисторов связаны следующим соотношением

v:i

- -j

e.-d

где (d.) - длина и ширина резнстивной сгзоны основных резисторов

яптна и ширина резистивной . зона дополнит(2льных резисторов .

На фиг, 1 изображена предлагаемая тестовая структура; на фиг, 2 - раз60 рез А-А на фиг, 1,

Тестовая структура содержит поверхность кремниевой подложки 1, кремниевую подложку 2, слой 3 окисла кремния на поверхности подложки, 65 слой 4 поликристаллического кремния.

защитный слой 5 окисла кремния, отверстия 6 в защитном слое - границы . контактов, контакты 7 алюминиевых пленочных проводников, токовые и потенциальные контактные площадки 8 и 9 из алюминиевых пленочных проводников, соответственно.

На поверхности 1 кремниевой подложки 2 (фиг. 1 и 2), покрытой слоем 3 окисла кремния образован легированный (с поверхностным сопротивлением .50

слой 4 поликристаллического кремния толщиной 0,5 мкм, покрытый защитным слоем 5 окисла кремния лой 4 образует четыре резистЪра 10,11,12 и 13 с величинами, соответственно,Rj.jf ,Rj.,|j,R,,R(, имеющих длину и С иширинуй-, и d резистивных 3oH:f ct, , соответственно для резисторов 10,11, 12 и.13, так что два резистора 10 и 13 имеют одинаковую длинур и разную ширину и (3 , а два других резистора 11 и 12 имеют разную ширину о( -и 2 одинаковую для обоих резисторе но другой величины длину 2 В защитном слое 5 на границах резисторов 10,11,12 и 13 изготовлены отверстия

6,.являющиеся границами контактов

7,образующих токовые 8 и потенциальные 9 контактные площадки с номерами I и П , jT и Ш и Ш и 1V , 1у и V , соответственно для резисторов 10,11, 12 и 13,

Теоретические обоснования применения предлагаемой тестовой структу- ры основаны на следующем.

Из измеренных методом амперметраг вольтметра значений сопротивлений резисторов, соединенных в последовательную цепь, с учетом того, что V

R имеем:

L

P,,

- . аГ

сопротивление контактной зоны до рабочей границы резистивной зоны; Р удельное поверхностное со-, противление резистивной

пленки (Ом/а ).

Для низкоомных одинаковых контактов при хорошей воспроизводимости их параметров на общей подложке имеем из 1 ,2, 3 и 4

(2-М

(Л

а.

«H-Vs f -

из 5 и 6 получаем:

-(

ffi-N и их разность

V a HVMlr- RR IK

V ш-iv i-u -w Vy/

Отсюда (ш-Гу- 1-ц|( 17-ш-,Уу|(3-,)

(V -%-rV n)(VM/

Учитывая топологическую индентичность ко нтактов для пар резисторов г-й (i-ш m-iv+ iv-v можно записать: l-r, -R(I,-( подставив эту разность- в выражение 7

V-lVw-VyK E-Qj-VizlK: ,, J ТР 5 ГТо °)

ri-®-«,ii-v)()

Размеры резистивных зон , f сг i , изготовленных резисторов, в об0 щем случае могут иметь отклонения от номинальных значений, принятых при .проектировании тестовой структуры.

Пусть, например, размеры резистив5 ных.зон уменьшились в сравнении с номиналом в процессе технологической обработки. В этом случае можно . записать

0 i -

; d,.d,,-. ,

где (i2 ,dd-- отклонение рабочей длины и ширины резистивной зоны от номинала, например, в результате расLтрава границ соответственно.

Тогда -e,-e2N- iN

3 fg-d2fj выражение 8 при0 мет вид

fj-w: I-a)()( .,„.

l -f H-YlCS-..

Выражение 10 показывает, что величины одинакового по знаку ухода размеров, являющиеся результатом технологической обработки,не входят /в формулу для вычисления f и поэтому не дают вклада в погрешность для определения р, что приводит к повышению точности определения удельного поверхностного,сопротивления для резисторов, содержащих одинако5 Еые металлизированные контакты.

ТЕСТОВАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ,содержащая подложку, на которой расположены последовательно соединенные прямоугольные пленочные основные резисторы с одинаковой длиной- и разной шириной резистивных зон ..и с одинаковыми :контактнь 5и плО щадками,.о т л и ч а ю щ а я с я тем,.что, с целью расширения функциональных возможностей структуры и снижениятрудоемкости контроля, она снабжена дополнительными Щ1еночными резисторами с равными длинами резистивных зон, последовательно соединенными с основными резисторами, причем размеры резистивных зон основного и смежного с ним дополнительного резисторов связаны следуювцим соотношением e,4d, 1 : где длина и ширина резистивной зоны основных резисторов; , 2 длина и ширина резистивной (Л зоны дополнительных резисторов. 00 4