[发明专利]一种提高P阱栅氧化层电学厚度测量精确性的测量结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺中栅氧化层电学厚度的测量结构，尤其涉及一种可精确测量P阱栅氧化层电学厚度的测量结构。

背景技术

在半导体工艺中，栅氧化层电学厚度Tox的测量是最重要的测试项目之一。但是目前，在实际的WAT(Wafer Acceptance Test，晶圆允收测试)测量过程中，经常会发现N阱氧化层的电学厚度Toxn的测量比较准确，而P阱栅氧化层的电学厚度Toxp的测量结果往往会比其实际厚度以及Toxn要薄很多的现象。特别是对于栅氧化层较厚的I/O(输入/输出)器件和HV(高电压)器件，测量得到的不是完全精确的P阱氧化层的电学厚度Toxp结果，将会经常导致对后续的测量等操作产生误导，而最终得到错误的结论。以下结合附图具体说明：

图1显示的为传统的P阱栅氧化层电学厚度Tox的测量结构，该测量结构包含P阱1’，以及围设在P阱1’底部和两侧的P型衬底2’，该P型衬底2’与P阱1’直接连在一起；该测量结构还设置有用来测量P阱栅氧化层的电学厚度Tox的衬底引出极B端3’和栅电极G端4’，所述的B端3’设置在P阱1’内，其是P+引出端；所述的G端4’分别设置在P阱1’上端和P型衬底2’上端，通过引线连接构成一测量端点；所述的设置在P阱1’上端的G端4’，其上部设置N+多晶硅层5’，下部设置待测量电学厚度的栅氧化层6’；所述的设置在P型衬底2’上端的G端4’，其上部设置金属衬垫(PAD)7’，下部设置中间介质层8’。

在实际测量过程中，使用测试仪器连接该测量结构的G端4’和B端3’，一般选择在B端(理论上也可以选择在G端)上加电压Vdd，并加交流测试信号，在另一G端测量栅氧化层6’的电容对该交流测试信号的电流感应，由此得到该P阱栅氧化层6’的电学厚度，即电容值。

由于所述的测量结构中的P阱1’和P型衬底2’是自动直接连在一起的，因此在测试过程中，G端4’的金属衬垫7’下面的中间介质层8’的电容与P阱栅氧化层6’的电容是呈并联关系的，故该中间介质层8’的电容值也将被计入测量结果中，由此导致最终测量结果存在较大误差。由于G端4’的金属衬垫7’的面积与P阱栅氧化层6’的电容面积差不多，而中间介质层8’的厚度一般大概是6000A，因此对于待测的P阱栅氧化层6’而言，其越厚(对于一般的I/O器件，其P阱栅氧化层的电学厚度为60A左右，而对于HV器件，其P阱栅氧化层的电学厚度的为800A左右)，也就意味着并联后的影响将会越大。

另外，对于一般的N阱栅氧化层电学厚度的测试结构，由于N阱与外围设置的P型衬底是自动隔离的，故在测量过程中，G端的PAD下面的中间介质层的电容值不会被耦合过来，与N阱栅氧化层的电容形成并联，故，如上所述，N阱栅氧化层电学厚度的测量结果是真实的厚度值，较为准确。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种提高P阱栅氧化层电学厚度测量精确性的测量结构，其可使得在正常WAT测试条件下，P阱栅氧化层厚度的测量误差达到最小，大大提高测量的精确性。

为达上述目的，本发明提供一种提高P阱栅氧化层电学厚度测量精确性的测量结构，其包含P阱，围设在P阱底部和两侧的P型衬底，以及衬底引出极B端和栅电极G端，特点是，还包含一N阱结构；

所述的P型衬底与P阱直接连在一起；

所述的栅电极G端分别设置在P阱上端和P型衬底上端，通过引线连接构成一测量端点；

所述的N阱结构设置在P型衬底栅电极G端的下部，该N阱结构的底部和两侧围设有所述的P型衬底；其包含若干STI(浅槽隔离技术)结构，一N阱层和一深N阱层；

所述的若干STI结构依次分离设置在P型衬底栅电极G端的下部；

所述的N阱层围设在该若干STI结构的底部和两侧；

所述的深N阱层设置在该N阱层的下部。

所述的STI结构内部填设氧化层。

所述的STI结构的厚度一般为4500 A～8000A。

所述的衬底引出极B端设置在P阱内，其是P+引出端。

所述的设置在P阱上端的栅电极G端，其上部设置N+多晶硅层，下部设置待测量电学厚度的栅氧化层。

所述的设置在P型衬底上端的栅电极G端，其上部设置金属衬垫，下部设置中间介质层。