与非门树结构的制作方法

1.本公开涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种与非门树结构及使用其的测试方法。


背景技术：

2.在超微半导体工艺中，由于交流性能重要，往往需利用环形振荡器电路进行测量和管理，因为超微工艺与半导体元件的直流参数值和交流性能并不相等。然而，为了测试交流性能，有时需要在产品内为测量电路留出剩余空间，同时要有剩余的焊盘。因此，这样就扩大的产品的尺寸，不利于半导体器件的小型化及成本抑制。


技术实现要素：

3.本公开的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种与非门树结构，该目的是通过以下技术方案实现的。
4.本公开的第一方面提出了一种与非门树结构，包括：
5.多个与非门；其中，
6.第一个与非门的第一输入端连接第一输入信号，第一个与非门的输出端作为整个与非门树结构的输出，第一个与非门的第二输入端连接第二个与非门的输出端。
7.本公开的第二方面提出了一种与非门树结构，包括：
8.多个与非门；
9.第一个与非门的第一输入端连接第一输入信号，第一个与非门的输出端作为整个与非门树结构的输出，第一个与非门的第二输入端连接第一个延迟单元的输出端，该延迟单元的输入端连接第二个与非门的输出端。
10.本公开的第三方面提出了一种半导体器件组，其包括根据第一方面或第二方面所述的与非门树结构。
11.本公开的优点在于，本公开为了实现无环形振荡器的面积增加，因此，将输入信号分为nand树测定用和环形振荡器用两种，两种情况下，均采用包含在输入输出端子内部的nand电路。两种情况下的输出结果都可以得到。因此，本公开不必扩大的产品的尺寸，利于半导体器件的小型化及成本抑制。
附图说明
12.此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
13.图1为本公开第一种实施方式中验证输入信号端连接状态的与非门树结构示意图；
14.图2为在测量过程中显示输入信号带来的输出变化示意图；
15.图3为本公开第二种实施方式中采用标准的与非门树结构产品内部的逻辑回路示
意图；
16.图4为本公开第二种实施方式中所采用的延迟单元结构放大示意图图；
17.图5为nand树验证情况示意图。
具体实施方式
18.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
19.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
20.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
21.现有技术中，为了测定半导体元件的交流性能，使用了环形振荡器。这种类型的环形振荡器在产品内部形成或在产品周围的空隙中形成。通过这样形成的环形振荡器所测出的交流性能，在进行与产品性能一致的工作后，作为管理工艺的指标使用。同样为了测定这些环形振荡器，需要额外空间，也需要额外焊盘。
22.随着工艺精细化，切割道(scribe lane)测量的晶体管的交流特性(ac performance)无法代表产品性能出现问题。因此，在产品内部添加特别的测试电路进行评价的情况时有发生，在这种情况下，根据产品内部的添加，需要预留空间。特别是这样实现的测试电路可以在晶圆级评价阶段测定，反馈时间会有所延迟。
23.管理工艺的环形振荡器们在额外区域上形成，在输入输出焊盘上进行电气连接。同样的输入输出焊盘是为了连接在额外区域中形成的环形振荡器而要求的额外焊盘，或者为了连接现有的输入输出端口而要求的额外区域。形成这样的额外区域和额外焊盘存在增加产品面积的问题。就所有半导体存储产品而言，输入输出焊盘内部都有与非门(nand)电路。
24.图1为本公开的第一种实施例，为验证输入信号端连接状态的与非门树(nand tree)结构，本公开将内置在产品焊盘上的nand电路(与非门电路)与nand电路连接起来，利用与非门树结构验证输入输出焊盘设计。在图1中，共包括20个与非门。然而，本领域技术人员可以知道，本公开的发明思想并不限定于20个与非门，数量更多或者更少的与非门结构都是能够实现本公开的。在图1中，最上面的第一个与非门的第一输入端连接输入信号input_00，其输出端作为整个与非门树结构的输出，第一个与非门的第二输入端则连接下面第二个与非门的输出端。第二个与非门的第一输入端连接输入信号input_01，其输出端连接第一个与非门的第二输入端，第二个与非门的第二输入端则连接第三个与非门的输出端。以此类推，第2到第19个与非门的连接方式都是相同的，第一输入端分别接入输入信号
input_01到input_18。第20个与非门的第一输入端和第二输入端均接入输入信号input_19，其输出端则连接第19个与非门的第二输入端。
25.如此，在第一实施例中，nand电路确认输入输出焊盘(i/o pads)的连接状态，连接nand电路组成nand树，根据输入信号的变化测定输出信号。因此，本公开将输入输出焊盘内部的nand电路连接起来，并把它活用于工艺管理用环形振荡器时，产品内部可以直接对工艺进行监控。特别是这种测量电路不需要额外区域和额外焊盘，不需要面积的增加就可以实现。
26.图2为在第一个实施例中，在测量过程中显示输入信号带来的输出变化。其中，左边第一列代表焊盘输入输出信号，out代表输出信号，input_00到input_19代表输入信号，字母l代表低电平，字母h代表高电平，1和0代表输入信号的取值。如此，nand树回路可以验证产品的性能。这样构成的nand树回路在单纯的晶圆级测试上，这并不是通过输入输出焊盘连接验证就能完成的，而是在晶圆级测试之前的直流测试阶段，因此想要在事前验证交流特性。
27.图3是采用标准的nand tree结构产品内部的逻辑回路。在图3中，共包括20个与非门。然而，本领域技术人员可以知道，本公开的发明思想并不限定于20个与非门，数量更多或者更少的与非门结构都是能够实现本公开的。在图3中，最上面的第一个与非门的第一输入端连接输入信号input_00，其输出端作为整个与非门树结构的输出，第一个与非门的第二输入端则连接第一个延迟单元的输出端，该第一延迟单元的输入端连接第二个与非门的输出端。第二个与非门的第一输入端连接输入信号input_01，其输出端作为连接第一个延迟单元的输入端，第二个与非门的第二输入端则连接第二个延迟单元的输出端，该第二延迟单元的输入端连接第三个与非门的输出端。以此类推，第2到第19个与非门的连接方式都是相同的，第一输入端分别接入输入信号input_01到input_18。第20个与非门的第一输入端和第二输入端均接入输入信号input_19，其输出端则连接第19个延迟单元。
28.在第二实施例中，出现连接的环形振荡器的公式化结果。像这样，将输入端子内部的nand和产品内部的逻辑电路编织构成nand树结构时，可以进行nand树验证。同时，在所有输入端输入信号为1时，即可用环形振荡器启动，测试交流性能。
29.如图4所示，为本公开第二种实施方式中，所采用的延迟单元结构放大示意图。如图4所示，本公开采用的延迟单元包括两个串联的非门/与非门/或非门。在第一非门/与非门/或非门和第二非门/与非门/或非门之间，连接有一个电阻和电容。电阻的一端连接第一非门/与非门/或非门的输出端，另一端连接第二非门/与非门/或非门的输入端；第一电容的一端连接第一非门/与非门/或非门的输出端，另一端接地、vdd或其他信号节点；第二电容的一端连接第二非门/与非门/或非门的输入端，另一端接地、vdd或其他信号节点。τ
d1
和τ
d2
分别表示与非门和延迟单元的延迟时间。
30.如图5所示，即nand树验证，将输入输出端的输入信号依次按照1和0交换的话，根据输出端的信号，依次检测出交换的值，此外，活用为了测定交流性能的环形振荡器的情况，如果将所有输入信号设定为1，nand电路会根据逆变器电路动作，对输出端的输出信号的频率进行测量。输出端子的输出频率高时，利用周期法进行测定，就可以对进行管理工艺的交流性能评价。图5中，output为与非门树结构的输出信号，input_x-1，input_x，input_x 1均为输入信号。
31.本公开为了实现无环形振荡器的面积增加，因此，将输入信号分为nand树测定用和环形振荡器两种，两种情况下，均采用包含在现有输入输出端子内部的nand电路。两种情况下的输出结果都可以得到。因此，本公开不必扩大的产品的尺寸，利于半导体器件的小型化及成本抑制。
32.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
33.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。