Тестовая структура для электрооптического контроля электрических напряжений на металлизации в ИС Советский патент 1993 года по МПК G01R31/26 H01L21/66 

проводимостью, омический контакт 6 шины, на которой измеряется напряжение с полу- пррводникрвой областью, изолирующий межуровневый диэлектрик 7, слой 8 металла второго уровня, выполняющий рольотража- ющего покрытия/ ,;.iC;Vs .- v .. - . / л-

На фиг.2 показана тестовая структура, в которой в качестве отражающего покрытия полупроводниковой области используется та же шина металлизации, на которой изменяется напряжение, и где имеется окно.в межуровневом диэлектрике. ;о

П р и м е р. Дополнительных Технологических операций создание тестовых структур не требует. Низкоомная полупроводниковая область; омический контакт, ди- э л ект р и ч ее к и ё и м ет а лл йче с кие с л о и, образующие тестовую бтруктуру, те же, что и используются в технологии. МеталлИза- цйИ второго уробня, например, ййстёма U- Аи, совместно с диэлектриком .образует на GaAs высокоотражающую поверхность. При этом, как показано на фиг.2,если контролируемая шина находится во втором слое мё-. таллйзации, ее можно использовать в качестве отражающего покрытия. С учётбм характерных размеров сфокусированного пятна (3-; 5 мкм) и омического контакта (3-4 мкм), общая площадь тестовой структуры не превышает 10x10 мкм, так что введение10-15 элементов контроля в ИМ С не увеличивает значительно ее площадь. : :

Измерения с помощью предлагаемой тестовой структуры, встроенной в измеряемую ИМС, производятся следующим образом. . - ;,;. . ;- .. . : . . ..;:

Пластина электрооптйческбго материала (GaAs) с ИМС располагается на координатном столе с зондовЫм устройством. Измерения производятся в рабочем режиме работы ИМС. В основе способа измерений лежит электрбоптический эффект Поккель- са и принцип стробирования электрического импульса оптическим. Лазерный луч 1 через нижнюю поверхность пластины фокусируется на отражающей поверхности тестовой структуры. Поскольку толщина диэлектрического слоя 7, как правило, не превышает 1 мкм, можно считать/что луч сфокусирован на лицевой поверхности

GaAs. Благодаря электрической связи с шиной металлизации потенциал этой поверхности равен потенциалу на шинв. Измерения включают анализ поляризации

отражённого излучения, претерпевающей изменения относительно хрдной вследствие элёктрооптичёского эффекта в пластине. Соответствующая элё|строог1тиЦ|е СКдя мЬдуляция излучения А Г пропорциональна

разности электрических потенциалов U на тыльной и лицевой поверхностях пластины GaAs в момент прихода импульса излуче:. ния:Г (2я/Я)п r4iU, гдеА-длина волньг лазера, п -- показатель преломления ЁОтсуТствие электрического поля, Г4| - злектрорп- тйческий коэффициент GaAs При атом потенциал тыльной стороны с большой точностью можно считать равным нулю. стным способом с помощью оптического

анализатора изменения поляризации пере- водятся в амплитудные изменения сигнала на фотоприёмнике. Меняя задержку между входными сигналами и зондирующими лазерными импульсами, восстанавливают и

регистрируют форму электрического им-- пульса в данной контрольйой точке, после «lero 1г| е| ёходят к следующей. Я

30

Формул а и зоб р е т е н и я

Тестовая структура для электрооптиче- ского контроля электрических напряжений на металлизации в ИС на основе электрооп- т ческих материалов, содержащая подлож- ку из элёктрооптического материала со сформированной на ее поверхности металлической шиной, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности и обеспечения возможности контроля

электрического напряжения на металлизации любого уровня, тестовая структура до полнительно содержит сформированную в подложке электрически изолированную низкоомную область, имеющую электрическую связь с контролируемой металлической шиной, и последовательно нанесенные на поверхность низкоомной области слои диэлектрика и металла, граница раздела которых образует отражающую поверхность.

Редактор Т. Федотов

Составитель Л. Ангелова ФигТехред М.Моргентал

Ко

Корректор/ Л. Филь

Изобретение относится к электрооптическим измерениям и предназначено для проведения, внутрисхемных бесконтактных измерений электрических напряже- ний в интегральных микросхемах (ИМС) на пластинах. Целью изобретения является noИзобретение относится к злектроопти- ческим измерениям и предназначено для проведения внутрисхемных бесконтактных измерений электрических напряжений в интегральных микросхемах (ИМС) на пластинах. Целью изобретения является повышение чувствительности внутрисхемных измерений электрических напряжений бесконтактным электрооптическим методом и обеспечение возможности измерения J: -: .. -.. . .: .. вышение чувствительности внутрисхемных измерений электрических напряжений бескантактным электрооптичёским методом и обеспечение возможности измерения электрйческого напряжения на металлизации любого слоя. Предлагаемая тестовая структура для внутрисхемных измерений электрического напряжения в ИМЬ на элёктрбоптических -материалах дополнительно, содержит сформированную в подложке изолированную полупроводниковую область с высокой проводимостью, имеющую гальваническую связь с металлической шиной, на котором измеряется налряжение, и покрытую слоями диэлектрика и металла, образующими оптическое зеркало для лазерного луча, зондирующего указанный элемент контроля через подложку. В основе метода измерений лежит электрооптический эффект. Измерение электрических сигналов осуществляется в рабочем режиме ИМС бесконтактным способом путем зондирования лазерным лучом и анализа поляризации отраженного излучения. электрического напряжения на металлизации любого уровня ИМС. На фиг.1 показана тестовая структура ИМС на электрооптическом материале для; измерений электрооптическим способом, где зондирующий лазерный луч 1, пластина 2 из электрооптического материала с ИМС, металлическая шина 3 первого уровня, на которой требуется измерить напряжение, пассивирующий диэлектрик 4, изолирован- ная полупроводниковая область 5 с высоткой 00 О 2 ю Х(