用于器件多区域电阻监控的测试结构和测试方法与流程

本技术属于半导体设计与生产，尤其涉及一种用于器件多区域电阻监控的测试结构和测试方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的更新迭代，工艺关键尺寸越来越小，对半导体器件的电阻要求越来越高，器件阻值直接影响到器件本身性能，因此需要对测试结构进行电性测试，以监控器件电阻表现。

2、在现有的半导体制造技术中，针对器件电阻的监控通常局限于单一区域，例如仅关注接触孔（contact）电阻或外延区（epitaxial）电阻。然而，现代半导体器件的电阻特性是由多个区域共同决定的，且这些区域分别对应于不同的关键工艺环节。

3、相关技术中的对器件的电阻监控，对器件实际工作环境中各部分电阻的分别监控需要分别设计不同的测试结构，测试结构利用率低且造成芯片面积的浪费，测试结构往往缺乏对器件在实际工作环境下各区域电阻的解耦能力，且难以实现对不同区域电阻的独立监控与量化分析，这种局限性导致无法准确定电阻异常的具体来源，进而难以针对特定的工艺环节（如接触孔刻蚀、外延生长或金属沉积等）实施定向优化，制约了器件整体性能与良率的提升。

技术实现思路

1、本技术为解决上述现有技术的全部或部分问题，提供了一种用于器件多区域电阻监控的测试结构和测试方法，以实现对器件不同区域电阻的独立监控与量化分析。

2、为了实现上述目的，本技术一方面提供了一种用于器件多区域电阻监控的测试结构，包括至少一个测试单元，所述测试单元包括：待测器件，包括第一栅极、第一源极和第一漏极；辅助器件，与所述待测器件邻近设置，包括：第二栅极，第二源极以及第二漏极；金属互连网络，包括第一m1金属、第二m1金属以及m2金属；所述第一源极和所述第一漏极分别通过所述金属互连网络接出；其中，所述第一源极和所述第一漏极中的至少一者，与所述辅助器件中对应的所述第二源极或所述第二漏极形成共接掺杂区；所述共接掺杂区通过第一接触孔连接第一m1金属，所述第一m1金属通过通孔连接所述m2金属；所述辅助器件中的非共接掺杂区通过第二接触孔连接第二m1金属；所述金属互连网络接出测试端。

3、在一些实施例中，所述测试单元包括一个所述辅助器件，所述第一源极和所述第一漏极中的一者，与所述辅助器件中对应的所述第二源极或所述第二漏极形成共接掺杂区，另一者为非共接掺杂区；所述金属互连网络包括第三m1金属；所述待测器件中的非共接掺杂区通过第三接触孔连接第三m1金属；其中，所述第一m1金属连接第一电压量测端；所述第二m1金属连接第二电压量测端；所述m2金属连接第一施压端；所述第三m1金属连接第二施压端。

4、在一些实施例中，所述辅助器件包括两个，分别记为第一辅助器件和第二辅助器件；所述第一源极与所述第一辅助器件中所述第二源极形成共接掺杂区，所述第一漏极与所述第二辅助器件中所述第二漏极形成共接掺杂区，其中，所述第一m1金属包括源端m1金属和漏端m1金属，所述m2金属包括源端m2金属和漏端m2金属；所述源端m1金属连接第一电压量测端，所述源端m2金属连接第一施压端；所述漏端m1金属连接第二电压量测端，所述漏端m2金属连接第二施压端；所述第一辅助器件中的所述第二漏极通过第二m1金属连接第三电压量测端；所述第二辅助器件中的所述第二源极通过第二m1金属连接第四电压量测端。

5、在一些实施例中，所述待测器件和所述辅助器件均设置有外延层。

6、在一些实施例中，测试结构包括至少两个所述测试单元，至少两个所述测试单元间隔排布。

7、本技术另一方面提供了一种用于器件多区域电阻监控的测试方法，应用于如上述第一方面所述的用于器件多区域电阻监控的测试结构，定义所述第一源极和所述第一漏极分别通过金属互连网络接出测试形成测试链路；所述方法包括以下步骤：获取所述测试链路在预设压降和预设栅极电压下的总电阻和总电流；所述总电阻包括接触孔电阻、沟道电阻和后段金属电阻；将所述第一m1金属、所述第二m1金属以及所述m2金属接出测试，基于测试结果分别确定所述接触孔电阻和所述后段金属电阻；确定所述待测器件的沟道电阻。

8、在一些实施例中，获取所述测试链路在预设压降和预设栅极电压下的总电阻和总电流，包括：将所述辅助器件数量记为m，当m=1时，将所述m2金属和所述第三m1金属一者置零，另一者施加电压并量测所述总电流，计算得到所述总电阻；当m=2时，所述m2金属包括源端m2金属和漏端m2金属，将所述源端m2金属和所述漏端m2金属一者置零，另一者施加电压并量测所述总电流，计算得到所述总电阻。

9、在一些实施例中，所述将所述第一m1金属、所述第二m1金属以及所述m2金属接出测试，确定所述接触孔电阻和所述后段金属电阻，包括：确定待测第一接触孔、连接所述待测第一接触孔的第一m1金属、m2金属以及邻近所述待测第一接触孔的辅助器件；分别对所述第一m1金属进行量测得到所述第一接触孔第一端的电压，对所述辅助器件上所述第二m1金属进行量测得到所述第一接触孔第二端的电压；确定所述m2金属上的电压；根据所述第一接触孔第一端的电压、第二端的电压和所述测试链路的总电流，确定所述接触孔电阻；根据所述第一接触孔第一端的电压、所述m2金属上的电压和所述测试链路的总电流，确定所述后段金属电阻。

10、在一些实施例中，所述确定所述待测器件的沟道电阻包括：获取所述待测器件的阈值电压；根据所述测试链路在不同的栅极电压下的总电阻以及所述阈值电压进行数据处理，得到所述沟道电阻。

11、在一些实施例中，所述根据所述测试链路在不同栅极电压下的总电阻以及所述阈值电压进行数据处理，得到所述测试链路的沟道电阻，包括：以所述总电阻为纵坐标，以所述栅极电压和所述阈值电压之差的倒数为横坐标进行线性拟合，以拟合得到的直线截距为所述测试链路的扩展区域电阻；根据所述测试链路在所述预设压降和所述预设栅极电压下的总电阻和所述扩展区域电阻，计算得到所述测试链路的沟道电阻。

12、在一些实施例中，待测器件和所述辅助器件均设置有外延层，所述总电阻还包括外延电阻，则所述外延电阻的测试方法包括：将所述扩展区域电阻，与所述接触孔电阻和所述后段金属电阻之和的差值，确定为所述外延电阻。

13、上述用于器件多区域电阻监控的测试结构和测试方法，包括至少一个测试单元，所述测试单元包括：待测器件、辅助器件和金属互连网络，其中，待测器件中第一源极和第一漏极中的至少一者，与辅助器件中对应的第二源极或第二漏极形成共接掺杂区；共接掺杂区通过第一接触孔连接第一m1金属，第一m1金属通过通孔连接m2金属；辅助器件中的非共接掺杂区通过第二接触孔连接第二m1金属；待测器件中的非共接掺杂区通过第三接触孔连接第三m1金属；第一m1金属、第二m1金属、第三m1金属以及m2金属分别接出测试端。

14、结合待测器件与辅助器件的特定导通路径及测试引出方式，实现了对器件内部不同区域电阻的有效解耦与独立监控，进而通过电性分析可以监控器件沟道、接触孔、外延、金属层电阻变化，反馈具体环节工艺情况，指导具体环节的工艺优化，降低试错成本。