半导体器件测试方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件测试方法，包括如下步骤：在待测区域的周围形成若干个缓冲垫，所述缓冲垫自下至上包括一介质层和一金属层；将半导体器件置于扫描电镜的样品室中，控制扫描电镜的探针向所述缓冲垫下针，并根据扫描电镜控制系统中显示的缓冲垫的明暗确定探针是否与缓冲垫接触，所述探针与缓冲垫接触之后，停止下针；将所述探针分别移到邻近的所述接触电极，并分别与相应的所述接触电极接触，在每个所述探针上加不同的偏压，从而测试半导体器件的电学特性。本发明专利技术中，使得探针先下针到缓冲垫，可以避免针尖弯曲，保证测试的准确，并且，根据缓冲垫图像的明暗判断探针是否与缓冲垫接触，确定探针下针的位置，便于测试。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件测试与分析
，尤其涉及一种半导体器件测试方法。
技术介绍
随着半导体工艺的发展，半导体器件的尺寸正在逐步成比例缩小，其关键尺寸变得越来越小，逐渐从90nm到45nm再到28nm，对于关键尺寸越来越小的半导体器件，其引出的接触电极的关键尺寸也越来越小。通常采用扫描电镜系统测试半导体器件的电学性能，具体而言，是将半导体器件放置于扫描电镜的样品室中，使扫描电镜的探针与半导体器件的接触电极接触，并为接触电极提供电压，从而测试半导体器件的电学性能。然而，随着接触电极关键尺寸的减小，其需采用的探针也越来越小，并且针尖更加尖细，例如，对于28nm工艺的半导体器件，接触电极的关键尺寸仅为40nm，需要使用的探针的曲率半径仅为35nm，针尖的角度为20°，因此，探针在与接触电极接触测试半导体器件的电学特性时针尖容易弯曲。并且，由于接触电极通常是采用金属铜制作而成，而金属铜的材质硬度较大，因此，当扫描电镜的探针与半导体器件的接触电极接触时，探针极易弯曲。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种半导体器件测试方法，避免测试过程中扫描电镜的探针的针尖弯曲的现象，从而保证测试的精确。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种半导体器件测试方法，包括：半导体器件的待测区域中包括若干接触电极，在所述待测区域的周围形成若干个缓冲垫，所述缓冲垫自下至上包括一介质层和一金属层；将半导体器件置于扫描电镜的样品室中，控制扫描电镜的探针向所述缓冲
垫下针，并根据扫描电镜控制系统中显示的所述缓冲垫的明暗确定所述探针是否与所述缓冲垫接触，所述探针与缓冲垫接触之后，停止下针；将所述探针分别移到邻近的所述接触电极，并分别与相应的所述接触电极接触，在每个所述探针上加不同的偏压，从而测试半导体器件的电学特性。可选的，形成的所述缓冲垫的个数为4个。可选的，所述缓冲垫为矩形，所述缓冲垫的长度为2μm-5μm，所述缓冲垫的宽度为2μm-5μm。可选的，所述金属层的材料为铝。可选的，所述金属层的厚度为500nm-800nm。可选的，所述介质层的材料为二氧化硅。可选的，所述介质层的厚度为500nm-800nm。可选的，所述金属层部分覆盖所述介质层。可选的，所述缓冲垫与所述接触电极之间相距1μm-3μm。可选的，当扫描电镜中显示的缓冲垫为亮时，所述探针与所述缓冲垫接触；当扫描电镜中显示的缓冲垫为暗时，所述探针与所述缓冲垫不接触。可选的，当扫描电镜中显示的缓冲垫由暗变亮时，所述探针与所述缓冲垫接触，控制所述探针停止下针。本专利技术的半导体器件测试方法，先将扫描探针进针到缓冲垫上，之后将探针移到接触电极，由于缓冲垫上的金属层的延展性好，并且更加柔软，因此探针的针尖与金属层接触时不容易弯曲。进一步的，缓冲垫中的介质层将金属层与半导体器件绝缘隔离，使得根据扫描电镜中显示的缓冲垫的明暗可以确定探针是否与缓冲垫接触，从而判断探针下针的位置，方便操作。附图说明图1为本专利技术半导体器件测试方法的流程图；图2为本专利技术半导体器件测试方法一实施例中半导体器件结构的俯视图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的半导体器件测试方法进行更详细的描述，其
中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。本专利技术的核心思想在于，在待测试区域的周围形成若干个缓冲垫，在测试过程中，先将扫描探针进针到缓冲垫上，之后将探针移到接触电极，由于缓冲垫上的金属层的延展性较好，并且金属层更加柔软，因此探针的针尖与金属层接触时不容易产生弯曲。另一方面，缓冲垫中的介质层将金属层与半导体器件绝缘隔离，使得根据扫描电镜系统中显示图像的电压对比原理，可以由扫描电镜中显示的的缓冲垫的明暗来确定探针是否与缓冲垫接触，从而判断探针的位置，便于测试。本专利技术的半导体器件测试方法的流程图参考图1所示，并且下文结合图2对半导体器件测试方法的各步骤进行具体说明。首先，执行步骤S1，参考图2所示，提供待测试的半导体器件10，半导体器件10中的待测区域11中包括若干接触电极12。在本实施例中，以所述半导体器件10为MOS晶体管为例进行说明，从而所述待测区域11中包括有半导体衬底、源极、漏极以及栅极(图中均未示出)，并且，所述半导体衬底、所述源极、所述漏极、以及所述栅极均通过接触电极12引出，所述接触电极12的材料可以为金属铜或者金属钨，而且，根据引出的部分的不同，所述接触电极12的大小尺寸可以不同。本领域技术人员可以理解的是，所述半导体器件10中的待测试区域11并不限于为MOS晶体管，还可以是三极管，或者MOS晶体管与三极管组合，本专利技术对此不做限定。此外，本实施例中的半导体器件10可以包括多个MOS晶体管或者三极管等结构，可以根据实际需要，选择其中一个进行测试，或者选择多个进行测试。接着，在所述待测区域11的周围形成若干个缓冲垫20，所述缓冲垫20自下至上包括一介质层21和一金属层22。在聚焦离子束设备中，采用化学气相沉积工艺形成所述介质层21和所述金属层22，由于聚焦离子束设备中可以直接观察半导体器件的表面形貌，因此，可以在半导体器件中的指定位置处形成缓冲垫20。其中，形成的所述缓冲垫20可以为矩形，缓冲垫20的长度例如为2μm-5μm，形成的所述缓冲垫20的宽度例如为2μm-5μm。其中，所述介质层
21的材料为二氧化硅。所述介质层21的厚度为500nm-800nm，所述金属层22的材料为铝金属，所述金属层22的厚度为500nm-800nm。在本实施例中，由于MOS晶体管中的半导体衬底、源极、漏极和栅极上的接触电极均需要引出，因此，对于MOS晶体管的测试，需要在所述待测区域11周围形成4个所述缓冲垫20。本领域技术人员可以理解的是，所述金属层22的材料并不限于为铝金属，只要选用的金属材料柔软、延展性较好，亦在本专利技术保护的思想范围之内。此外，所述缓冲垫20的形状并不限于矩形，还可以为正方形、圆形等。之后，执行步骤S2，将半导体器件10置于扫描电镜的样品室中，进行扫描电镜的抽真空、加电场等常规操作方法，从而得到半导体器件的表面形貌，并且，将扫描区域移动待测区域11附近，观察到待测区域11以及缓冲垫20。之后，通过扫描电镜的操作系统，控制扫描电镜的探针向所述缓冲垫20下针，使得探针位于缓冲垫20的上方。由于缓冲垫中的铝金属层22的延展性能较好，并且相对于探针的钨金属，铝金属的材质较柔软，从而探针与缓冲垫20接触的过程中，探针的针尖不会产生弯曲。扫描电镜成像的原理是：采用电子束打在样品上，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品中的二次电子发射，二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。当某一区域上的二次电子多时，其在扫描电镜中的成像是亮的，而某一区域上的二次电子少时，其在扫描电镜中的成像是暗的，此为扫描电镜的电压对比原理。然而，在本实施例进行测试时，所述半导体器件10接地，所述金属层22部分覆盖所述介质层21。从而保证所述介质层21将所述金属层22与所述半导体器件10绝缘隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件测试方法，其特征在于，包括：半导体器件的待测区域中包括若干接触电极，在所述待测区域的周围形成若干个缓冲垫，所述缓冲垫自下至上包括一介质层和一金属层；将半导体器件置于扫描电镜的样品室中，控制扫描电镜的探针向所述缓冲垫下针，并根据扫描电镜控制系统中显示的所述缓冲垫的明暗确定所述探针是否与所述缓冲垫接触，所述探针与缓冲垫接触之后，停止下针；将所述探针分别移到邻近的所述接触电极，并分别与相应的所述接触电极接触，在每个所述探针上加不同的偏压，从而测试半导体器件的电学特性。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件测试方法，其特征在于，包括：半导体器件的待测区域中包括若干接触电极，在所述待测区域的周围形成若干个缓冲垫，所述缓冲垫自下至上包括一介质层和一金属层；将半导体器件置于扫描电镜的样品室中，控制扫描电镜的探针向所述缓冲垫下针，并根据扫描电镜控制系统中显示的所述缓冲垫的明暗确定所述探针是否与所述缓冲垫接触，所述探针与缓冲垫接触之后，停止下针；将所述探针分别移到邻近的所述接触电极，并分别与相应的所述接触电极接触，在每个所述探针上加不同的偏压，从而测试半导体器件的电学特性。2.如权利要求1所述的半导体器件测试方法，其特征在于，所述缓冲垫的个数为4个。3.如权利要求1所述的半导体器件测试方法，其特征在于，所述缓冲垫为矩形，所述缓冲垫的长度为2μm-5μm，所述缓冲垫的宽度为2μm-5μm。4.如权利要求1所述的半导体器件测试方法，其特征在于，所述金属层的材料为铝。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷原梓，
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