Тестовая структура для контроля объемного удельного сопротивления полупроводниковой пластины Советский патент 1983 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к элёктронной технике и может быть использовано для контроля удельного объемного сопротивления полупроводниковой пластины.

Известно устройство для измерения удельного сопротивления, содержащее четыре зонда, при этом два крайних зонда предназначены для пропускания электрического тока, а два внутренних зонда предназначены для измерения падения напряжения на образце tiD.

Однако, поскольку точность измерения определяется расстоянием между зондами, четырехзондовое устройство не позволяет провести измерения на рабочих пластинах из-за большой зоны контактирования.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является тестовая структура для контроля объемного удельного сопротивления полупроводниковой пластины, содержащая контактные зоны неравных площадей на рабочей стороне пластины и контактную зону на противоположной стороне, охватывающую проекции ко11тактных зон рабочей стороны пластины 2.

Недостатком этой структуры явля-ется то, что для определения удельного сопротивления требуется провести электрические измерения в каждой контактной зоне, а также определить реальные геометрические размеры контактных зон. Кроме того, изготовление контактных зон круглой формы с помощью широко применяемых в настоящее

10 время машинных методов.является трудновыполнимым и вносит дополнительную погрешность из-за аппроксимации дуги ломаной линией, что влияет на точность определения удельного сопро15тивления .

Цель изобретения,- повышение точности контроля.

Указанная цель достигается тем, что в тестовой структуре, содержащей

20 контактные зоны неравных площадей на рабочей стороне пластины и контактную зону большего размера, расположенную на противоположной стороне контролируемой пластины и охватыва25ющую проекции контактных зон рабочей стороны, контактные зоны рабочей стороны пластины выполнены в виде двух прямоугольных геометрических фигур равных периметров и с одинаковым ко30личеством углов. На фиг. 1 изображен разрез полу проводниковой пластины с тестовой структурой; на фиг. 2 и фиг. 3 варианты топологии двух прямоуголь ных контактных зон тестовой структ ры на рабочей поверхности пластины равных периметров и с одинаковым к личеством углов. На рабочей поверхности 1, напри кр окисленной кремниевой пластины толщиной 6, вскрыты, например метод фотолитографии, контактные зоны в де двух областей 2 и 3. На поверхности 1.пластины нанесена металлическая разводка 4, покрывающая в областях 2 и 3 поверхность пластины 5 и имеющая контактные площадки 6 для зондовых измерений. С противоположной стороны 7 пластины 5 об разована покрытая металлом одна общая контактная область 8 большог размера. В некоторых случаях общей конта ной областью может служить свободная от окисла противоположная стор на 7 пластины 5, лежащей на металлическом измерительном столике. Область 2 выполнена в виде квад та АВСД со стороной а(фиг. 2), а область 3 в виде прямоугольника EFGH со сторонами Ъ и С , причем площадь S области 2 больше площади S/j области 3, т.е. S S., а периметр р 4а области 2 равен периметру p 2В -ь. 2С области 3, С целью компактности размещения элементов на рабочей поверхности пластины контактные зоны могут име более сложный вид (фиг. 3. Здесь каждая из областей 2 и 3 содержит одинаковое количество однотипных топологических элементов, т.е. пят в-нутренних углов о( 90 и один внешний угол i 90(один внутренний угол р 270) . Тестовая структура работает сле дующим образом. Для каждой области 2 или 3 (фиг контролируемая зона полупроводниковой пластины 5 составлена из двух параллельно включенных резистивных участков: внутренней зоны Т или Т , определяющей объем пластины между областью 2 или 3 и ее проекцией на общую контактную область 8 сопротивление у этого объема пластины равно . где Р- удельное объемное сопротивление пластины внешней зоны U, характеризующейся эффективной, областью бокового растекания тока на общую контактную область за пределами внутренних зон, сопротивлеэтого объема лпастины равно где г - удельное сопротивление зоны il бокового растекания для единичной длины границы области 2 или 3, р периметр области 2 или 1. Тогда проводимость между областью 2 и общей контактной областью равнаft. г, -:. r,-f-) л- 9 Аналогично проводимость между областью 3 и общей контактной областью гдеУ,.-|-;.-|Величина г для разных участков пластины ввиду плоскопараллельности пластины и однородности материала является одинаковой, а периметры р, и р для обеих областей выполнены равными при разработке топологии областей и с одинаковым количеством однотипных топологических элементов, т..е. г. (2) Из (1) и получаем j -1 отсюда е(Яа-Р.л) Приведенные соображения справедливы для каждой стороны границы контактных областей в случае, если нет влияния противоположной стороны на картину растекания тока. Это имеет место, если соответствующий поперечный размер контактной области будет, по крайней мере, не меньше удвоенной толщины пластины или толщины- контроли ру емо го слоя. Рассмотрим влияние на точность контроля входящих в формулу (3) для определения р топологических параметров, в частности, ухода величиныплощадей S и S контактных областей при смещении сторон контактных областей на величину Д , например в результате растрава границы на фотолитографии. В этом случае вместо заложенных на топологии областей: 2 (квадрат АВСД с площадью S) и 3 (прямоугольник EFGH с площадью Sj) получим квадрат с площадью S, и прямоугольник G Н с площадью Si ( фиг. 2). Как видно из чертежа,

9,(а- -2лГЧЬ lM()(,4-a-.ь-ac)-&c.

Но из условия равенства периметров областей следует

4а 2В + 2G. Поэтому получаем

ч - ц с ( а а ° Т /1

Следовательно, технологический растрав на стадии фотолитографии, припуски координат на сторону элемента при машинном проектировании топологии не изменяют разности площадей контактных областей, входящих в формулу (.3 ) для определения j что повышает точность определения удельного объема сопротивления контролируемого слоя а наличие всего лишь двух контактных областей на рабочей поверхности упрощает процесс измерения. ,

Таким образом, предлагаемая тестовая структура обеспечивает повышение точности и производительности контроля удельного объемного сопроЬгивления по/тупроводниковых дпастин и резистивных слоев, возможность применения машинных методов проектирования топологии тестовой структуры совместо с интегральной схемой.

Формула изобретения

Тестовая структура для контроля объелшого удельного сопротивления полупроводниковой пластишл, содержащая контактные зоны неравных площадей на рабочей стороне пластины и контактную зону на противоположной

0 стороне, охватывсиощую проекции контактных зон рабочей стороны, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности контроля, контактные зоны рабочей

5 пластины выполнены в виде двух прямоугольных геометрических фигур равных периметров и с одинаковым количеством углов,

Источники информации,

0 принятые во внимание при Экспертизе

1,Концевой Ю.А., Кудин В,Д. Методы контрля технологии производства полупроводниковых приборов. М., Энергия, 1973, с. 8-10,

5

2.Патент Японии № 53-24298, кл. 99(5)А05, опублик. 1978 (прототип) .

/////////777. . x x CЧ66У///y/vvv/ v / tTx /. . У/yx///yУ////x/yz-v coл csxv

.f