(5) ТЕСТОВАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЙ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ
1
-Изобретение относится к электронной технике, в частности к вопросам контроля отклонений размеров элементов интегральных схем в условиях производства.
Интегральные схемы изготавливают на подложке методами послойной фотолитографии с применением маски или фотошаблона, на котором все элементы имеют строго определенные размеры.Полученные элементы, как правило, имеют отклонения размеров от размеров фотошаблона, например попричине бокового растрава под край маски. Грубую доводку размеров элементов под номинал выполняют, задавая на фотошаблоне припуски на сторону (границу) элемента, учитывающие типичную величину отклонений размеров. Однако на практике может иметь место существенное отклонение размеров от номинала до 0,.5 мкм на сторону по причине разброса параметров технологичесИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
КОГО процесса фотолитографии, опреде ляемого разбросом в свойствах материалов, в толщинах применяемых покрытий, условий экспонирования, травления и т.д. Роль таких отклонений особенно заметна для элементов малых размеров. Все это требует тщательного контроля отклонений размеров элементов в процессе изготовления приборов.
10
Известна тестовая структура для контроля размеров элементов интегральных схем, содержащая подложку с рас-, положенными на ее поверхности литографическими слоями, в которых выпол15нены прямоугольные элементы с контрог пируемыми размерами по их границам 1р.
Размеры элементов и их отклонения определяют путем последовательного визуального совмещения сторон эле20мента с координатным визиром окуляра микрометра. Однако в результате того, что наблюдаемая гра.ница травления эле(мента имеет сложный профиль с разными отражающими свойствами на его участках, достоверность такого контроля недостаточно-высока, а сам визу альный способ контроля отклонений размеров является как малопроизводи тельным, так и недостаточно информативным, поскольку отсчет размеров по визуальной картине не позволяет определять размеры в зависимости от электрофизических свойств используемых слоев и элементов, что является определяющим для обеспечения высокого качества элементов интегральных схем. Наиболее близк им к предлагаемому является тестовая структура для конт роля отклонений размеров элементов интегральных схем, содержащая подлож ку с расположенными на ее поверхност литографическими слоями, в которых выполнены два тонкопленочных резистора в виде прямоугольных элементов с контактными площадками на концах, причем прямоугльные элементы имеют одинаковую длину, и разную ширину 2 К недостаткам этой тестовой crpyK туры следует отнести невысокую достоверность результатов контроля, об словленную тем, что измерения носят индивидуальный характер, а также то, что с помощью известной тестовой структуры можно контролировать тольк резистивные слои,, что существенно ог раничивает область ее применения. Цель изобретения - повышение дост верности контроля и расширение облас ти применения.тестовой структуры. Поставленная цель достигается теМ что в тестовой структуре для контроля отклонений размеров элементов интегральных схем, содержащей подложку с расположенными на ее поверхности литографическими слоями, в которых выполнены тонкопленочные резисторы в виде прямоугольных .элементов с коАтактными площадками на концах, а пря моугольных элементах каждого тонкопленочного резистора сформированы прямоугольные области одинаковой длины с удельным сопротивлением, отличным от удельного сопротивления ма териала тонкопленочных резисторов, причем один из тонкопленомных резисторов по отношению к другому имеет одинаковую суммарную ширину прямоугольных областей, но разное их количество, а по отношению к каждому из остальных тонкопленочных резисторов имеет одинковое количество, НО разную суммарную ширину прямоугольных областей. Кроме того, что прямоугольные области с большим удельным сопротивлением, чем у материала тонкопленочных резисторов, ориентированы вдоль их прЬдоль ной оси симметрии. А прямоугольные области с меньшим удельным сопротивлением, чем у материала тонкопленочных оезисторов, ориентированы поперек их продольной оси симметрии. На фиг. 1 и 2 изображены варианты предлагаемой тестовой структуры, имеющие прямоугольные области с меньшим и большим, чем у материала тонкопленочных резисторов удельными сопротивлениями, вид сверху; на фиг.З разрез А-А на фиг. 1; на фиг. k разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 и 6 графические зависимости сопротивления тонкопленочного резистора от сумМариой ширины прямоугольных областей. Тестовая структура содержит: окисленную поверхность 1 кремниевой подложки 2, тонкоплеиочные резисторы 3 6, прямоугольный элемент 7 из поликристаллического кремния, прямоугольные окна 8 в диэлектрическом слое 9, проводники 10, контактные площадки 11, прямоугольные области 12 с меньшим, чем у резисторов удельным со противлением. Пример применения тестовой структуры (тс), имеющей прямоугольные области с меньшим, чем у материала тонкопленочных резисторов удельным сопротивлением (фиг. 1 и 3). На окисленную поверхность 1 полу проводниковой подложки 2 нанесены литографические слои, в которых выполнены тонкопленочные резисторы 3-6. Каждый из них представляет собой пря|моугольный элемент 7 из поликристаллического кремния, к которому сверху через прямоугольные окна 8 в диэлектрическом слое 9 контактируют проводники 10 и контактн1з1е площадки 11 из аллюминия. В результате в прямоугольных элементах 7 образуются прямоугольные области 12 с меньшим, чем у материала резисторов 3-6 удельным .сопротивлением. Причем длины этих областей равны между собой, а ширина и количество связаны следующим образомng п,, П4, . :n4-d4 n5d5 n6-d6, 5 , где Пц - количество прямоугольных о ластей К-ого резистора; dj - ширина прямоугольных облас тей К-ого резистора. Сопротивление каждого тонкоплено iHoro резистора R, зависит от суммар ной ширины прямоугольных областей Оц d,- Пц. Измеряя R ц через контактные площадки 11, наносим соотве ствующие точки на график (фиг. 5). Если размеры каждой прямоугольной области изменились на 2дх (гделх ,уход размеров на сторону), то разни ца в сопротивлениях резисторов и , 4R RS - 4(2 будет соответствовать приращение суммарной ширины Ad 2дх(п4 - 3 Определив ad из графической зави симости (фиг. 5), можно вычислить среднее отклонение размеров дх по|лосок на одну сторону по формуле ЛХ „, VW 2(г - . Описанная тестовая структура пО казывает возможность контроля геоме рических размеров элементов с грани цами в-диэлектрическом слое, расположенных на проводящем слое, например межслойных контактов. При этом величина 4х характеризует отклонение границы слоя диэлектрика, вызванное увеличением размеров межслойных контактов в форме полосок, что существенно расширяет область Се применения. Пример тестовой структуры, имеющей прямоугольные области с меньшим чем у материала тонкопленочных резис торов сопротивлением (фиг. 2 и Ц). На окисленной поверхности 1 подложки 2 нанесены литографические слои, в которых выполнены тонкопленочные резисторы . Каждый из представляет собой прямоугольный элемент 7 из поликристаллического кремния, к которому через прямоуголь ные окна 8. в диэлектрическом слое 9 контактируют контактные площади 11 из алюминия. Кроме того, в прямоугол ных элементах 7 вытравлены прямоугольные области 12 одинаковой длины но разной ширины dj, d, dg, d и количества п, п, ng, п, которые также связаны между собой выражением (1). . Величина дх отклонения размеров элементов на сторону также опреде14ляется из графика (фиг. 6) и формулы (i). Предлагаемая тестовая структура показывает возможность контроля отклонений геометрических размеров элементов на основе проводящих слоев, формируемых на диэлектрическом основании (подложке). Предлагаемая ТС позволяет повысить достоверность контроля размеров элементов за счет применения большого числа тонкопленочных резисторов и Прямоугольных областей, что значительно сокращает влияние на результаты контроля случайных факторов. Кроме того, она позволяет контролировать отклонения размеров не только проводящих, но и диэлектрических слоев, .что расширяет ее область применения. Такая тестовая структура одинаково пригодна для работы с негативным и позитивным фоторезистом, с темным и светлым рабочим полем полосок на фотошаблоне в зависимости от применяемой технологии формирования диэлектрических и проводящих слоев. Таким образом, предлагаемая TG является удобным инструментом для оценки качества проведения операций фотолитографи и операций нанесения слоев, формирующих элементы интегральных схем. Формула изобретения 1, Тестовая структура для контроля отклонений размеров элементЪв инТегральных схем, содержащая подложку с расположенными на ее поверхности литографическими слоями, в которых выПолнены тонкопленочные резисторы в виде прямоугольных элементов с контактными площадками на концах, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения области применения тестовой структуры, в прямоугольных элементах каждого тонкопленочного резистора сформированы прямоугольные области одинаковой длины с удельным сопротивлением, отличным от удельноroi сопротивления материала тонкопленочных резисторов причем один из тонкопленочных резисторов по отношению к другому имеет одинаковую суммарную ширину прямоугольных областей, но разное их количество, а по отношению к каждому из остальных тонко7963пленочных резисторов имеет одинаковое количество, но разную суммарную ширину прямоугольных областей. 2.Тестовая структура по п. 1, отличающаяся тем, что пря/ оугольные области с большим удельным сопротивлением, чем у материала тонкопленочных резисторов, ориентированы вдоль их продольной оси симметрии. 3.Тестовая структура по п. 1, {Отличающаяся тем, что прямоугольные области с кеньшим удель18ным сопротивлением, чем у материала тонкопленочных резисторов, орцентированы поперек их продольной оси симметрии , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Введение в фотолитографию. Под :ред. В.П. Лаврищева. М., Энергия, 1977, с. 106. 2.Патент США № , кл. 32V6t, 1976 (прототип).
