检测结构及检测方法技术

一种检测结构及检测方法，所述检测结构包括：半导体衬底，位于半导体衬底表面的待检测单元，与所述待检测单元相邻设置的测试MOS晶体管，通过测量所述测试MOS晶体管的电荷泵电流，获得所述待检测单元的温度。由于所述测试MOS晶体管与待检测单元相邻设置，只需要检测出所述测试MOS晶体管的温度即可获得待检测单元的温度；且由于所述测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值与温度呈正比，通过测得所述测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值，即能实时地获得所述待检测单元的温度。

【技术实现步骤摘要】
检测结构及检测方法
本专利技术涉及半导体测试技术，特别涉及一种检测结构及检测方法。
技术介绍
例如多晶硅、氮化钽等高阻导电材料被广泛运用在目前的集成电路中，所述高阻导电材料通常会用于形成电阻等高阻半导体器件。随着半导体技术的不断发展，半导体器件的尺寸在不断的减小，因此电阻等高阻半导体器件的尺寸也在不断的降低，同时由于所述电阻通常为条形或线形结构，电阻的宽度越来越小，容易引起电迁移效应，使得电阻等高阻半导体器件的电学参数发生改变，甚至可能导致电阻等高阻半导体器件失效。同时，由于高阻半导体器件的电阻较大，工作时的温度较高，而电迁移效应受温度的影响很大，因此，高阻半导体器件更容易受到电迁移效应的影响。为此，非常有必要检测高温对高阻半导体器件的电学性能的影响。在现有技术中，通常是将待测试基片夹持在承片台上加热到特定的温度后，对待测试基片上的高阻半导体器件进行电学性能的测试，从而判断出特定温度时，高阻半导体器件受到电迁移效应的影响程度。但由于高阻半导体器件在测试时也会产生热量，使得高阻半导体器件对应位置的温度大于承片台设置的加热温度，如果直接利用所述承片台设置的加热温度作为测试时高阻半导体器件的温度，会使得测试结果不精确。且由于所述高阻半导体器件的表面往往还形成有层间介质层，因此也很难直接利用红外测温的方式进行测试高阻半导体器件实时的温度。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种检测结构及检测方法，能方便准确地检测出待测试单元的温度。为解决上述问题，本专利技术提供了一种检测方法，包括：提供检测结构，所述检测结构包括：半导体衬底，位于半导体衬底表面的待检测单元，与所述待检测单元相邻设置的测试MOS晶体管；将所述检测结构放置在具有加热功能的承片台表面，所述待检测单元不工作，利用承片台调节待检测结构的温度，从而获得测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值与温度之间的对应关系；对所述待检测单元施加测试电压，测得测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值，从而根据测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值与温度之间的对应关系获得当前待检测单元的温度。可选的，测量所述测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值的方法包括：所述测试MOS晶体管的源区和漏区电学连接后与直流电源的一端相连接，且所述直流电源的另一端通过一个电流表与半导体衬底相连接，在所述测试MOS晶体管的栅电极施加电压脉冲信号，所述电压脉冲信号横跨测试MOS晶体管的阈值电压和平带电压，且所述电压脉冲信号的上升时间、下降时间均小于界面缺陷发射的时间常数，利用所述电流表测得电荷泵电流；且通过调整半导体衬底与源区、漏区之间的偏压，获得电荷泵电流的最大值。可选的，所述电压脉冲信号的每一个脉冲的高电平相等且大于测试MOS晶体管的阈值电压，所述电压脉冲信号的每一个脉冲的低电平相等且小于测试MOS晶体管的平带电压。可选的，对所述待检测单元施加测试电压测量对应的测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值时，所述承片台的加热功能关闭。可选的，利用开尔文四端测试法对待检测单元施加测试电压的电学性能进行测试。可选的，利用开尔文四端测试法对待检测单元施加测试电压的电迁移特性进行测试。本专利技术还提供了一种检测结构，包括：半导体衬底，位于半导体衬底表面的待检测单元，与所述待检测单元相邻设置的测试MOS晶体管，通过测量所述测试MOS晶体管的电荷泵电流，获得所述待检测单元的温度。可选的，所述待检测单元为电阻或MOS晶体管。可选的，当所述待检测单元为电阻时，所述电阻的两端分别具有利用开尔文四端测试法进行测试的两个测试端。可选的，当所述待检测单元为电阻时，所述待检测单元的材料为多晶硅、氮化钽或氮化钛。可选的，所述测试MOS晶体管位于待检测单元的两侧或围绕待检测单元设置。可选的，当所述测试MOS晶体管的数量为两个时，所述两个测试MOS晶体管分别位于待检测单元的两侧，且所述两个测试MOS晶体管的栅电极电学连接，所述两个测试MOS晶体管的源区电学连接，所述两个测试MOS晶体管的漏区电学连接。可选的，所述测试MOS晶体管为输入/输出器件区的MOS晶体管。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：由于所述测试MOS晶体管与待检测单元相邻设置，所述测试MOS晶体管的温度与待检测单元的温度相同，只需要检测出所述测试MOS晶体管的温度即可获得待检测单元的温度；且由于测试MOS晶体管的栅介质层与半导体衬底之间的界面缺陷数量与测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值呈正比，且所述界面缺陷数量与温度也呈正比，因此所述测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值与温度呈正比，通过测得所述测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值，即能实时地获得测试MOS晶体管的温度，即能实时地获得所述待检测单元的温度，从而能准确地测得特定温度下待检测单元的电学性能。附图说明图1为本专利技术实施例的检测结构的俯视结构示意图；图2为图1中的检测结构沿AA′方向的剖面结构示意图；图3为利用电荷泵技术测量界面缺陷数量的测量结构示意图；图4为本专利技术实施例在栅电极上施加的电压脉冲信号的脉冲信号示意图：图5为半导体衬底与源区、漏区之间的偏压不相同时，对应的电荷泵电流的电流分布示意图。具体实施方式由于现有技术没有一种能准确且方便地对待测试单元的温度进行检测的检测结构，因此，本专利技术实施例提供了一种检测结构及检测方法，所述检测结构包括：待检测单元，与所述待检测单元相邻设置的测试MOS晶体管，通过测量所述测试MOS晶体管的电荷泵电流，获得待检测单元的温度。由于所述测试MOS晶体管与待检测单元相邻设置，所述测试MOS晶体管的温度与待检测单元的温度相同，只需要检测出所述测试MOS晶体管的温度即可获得待检测单元的温度；且由于测试MOS晶体管的栅介质层与半导体衬底之间的界面缺陷数量与测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值呈正比，且所述界面缺陷数量与温度也呈正比，因此所述测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值与温度呈正比，通过测得所述测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值，即能实时地获得所述测试MOS晶体管的温度，即能实时地获得所述待检测单元的温度。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。请参考图1和图2，图1为本专利技术实施例的检测结构的俯视结构示意图，图2为图1中的检测结构沿AA′方向的剖面结构示意图，包括：半导体衬底100，位于所述半导体衬底100内的浅沟槽隔离结构101和位于所述浅沟槽隔离结构101表面的电阻110；位于所述电阻110两侧的有源区内的测试MOS晶体管，所述测试MOS晶体管包括位于半导体衬底100表面的栅极结构121、位于栅极结构121两侧的半导体衬底100内的源区122和漏区123，所述栅极结构121包括位于半导体衬底100表面的栅介质层124和位于栅介质层124表面的栅电极125；位于所述栅极结构121表面的第一导电插塞131和位于第一导电插塞131表面且与第一导电插塞131电学连接的第一金属互连层141，位于所述源区122表面的第二导电插塞132和位于第二导电插塞132表面且与第二导电插塞132电学连接的第二金属互连层142，位于所述漏区123表面的第三导电插塞133和位于所述第三导电插塞133表面且与第三导电插塞133电学连接的第三金属互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测方法，其特征在于，包括：提供检测结构，所述检测结构包括：半导体衬底，位于半导体衬底表面的待检测单元，与所述待检测单元相邻设置的测试MOS晶体管；将所述检测结构放置在具有加热功能的承片台表面，所述待检测单元不工作，利用承片台调节待检测结构的温度，从而获得测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值与温度之间的对应关系；对所述待检测单元施加测试电压，测得测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值，从而根据测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值与温度之间的对应关系获得当前待检测单元的温度。

【技术特征摘要】
1.一种检测方法，其特征在于，包括：提供检测结构，所述检测结构包括：半导体衬底，位于半导体衬底表面的待检测单元，与所述待检测单元相邻设置的测试MOS晶体管；将所述检测结构放置在具有加热功能的承片台表面，所述待检测单元不工作，利用承片台调节待检测结构的温度，从而获得测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值与温度之间的对应关系；对所述待检测单元施加测试电压，测得测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值，从而根据测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值与温度之间的对应关系获得当前待检测单元的温度；测量所述测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值的方法包括：所述测试MOS晶体管的源区和漏区电学连接后与直流电源的一端相连接，且所述直流电源的另一端通过一个电流表与半导体衬底相连接，在所述测试MOS晶体管的栅电极施加电压脉冲信号，所述电压脉冲信号横跨测试MOS晶体管的阈值电压和平带电压，且所述电压脉冲信号的上升时间、下降时间均小于界面缺陷发射的时间常数，利用所述电流表测得电荷泵电流；且通过调整半导体衬底与源区、漏区之间的偏压，获得电荷泵电流的最大值，其中，所述电压脉冲信号横跨测试MOS晶体管的阈值电压和平带电压为：所述电压脉冲信号的至少部分高电平大于所述MOS晶体管的阈值电压，所述电压脉冲信号的至少部分低电平小于平带电压。2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述电压脉冲信号的每一个脉冲的高电平相等且大于测试MOS晶体管的阈值电压，所述电压脉冲信号的每一个脉冲的低电平相等且小于测试MOS晶体管的平带电压。3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，对所述待检测单元施加测试电压测量对应的测试MOS晶体管的电荷泵电流的最大值时，所述承片台的加热功能关闭。4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，利用开尔文四端测试法对待检测单元施加测试电压的电学性能进行测试。5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，利用开尔文四端测试法对待检测单元施加测试电压的电迁...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯军宏，甘正浩，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31