專利名稱:用于評估半導(dǎo)體元件與晶片制造的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元件的制造,以及更具體地,涉及評估元件 制造的方法。
背景技術(shù):
半導(dǎo)體元件,例如微處理器,都是由高度集成電路(IC)形成 的。通常,這些元件是通過加工半導(dǎo)體晶片(例如硅或者砷化鎵) 凈皮制造的。晶片可以凈皮制造,l吏;得晶體管、開關(guān)元4牛、以及其〗也元 件(例如電阻器、電容器、布線層等)被印刷并形成為預(yù)定圖樣、 配置以及位置。 一旦晶片^皮完全加工和4屯化(防止環(huán)境的損害),
7其可以^皮切成獨(dú)立的晶粒,打包到載體上,并經(jīng)受最終測試和特性 化。
半導(dǎo)體器件制造是多步驟并且復(fù)雜的過程。多個步驟被執(zhí)行。 用于晶片(以及如此的獨(dú)立半導(dǎo)體元件)的制造過程包括執(zhí)行以指 定的順序以及以特定方式執(zhí)行這樣的步驟,使得形成用于包括晶片 的獨(dú)立半導(dǎo)體元件(例如芯片)的晶體管和其他集成電^各元件的期 望圖樣、形式、和結(jié)構(gòu)。每一加工步驟要求使用超靈敏的儀器和技 術(shù)。因此,通常期望連續(xù)監(jiān)控制造過程的質(zhì)量。如果在制造中遇到 問題(例如瑕瘋和/或過程偏移),并且很快檢測出問題,制造者可 以采耳又補(bǔ)z救4晉施。
一4殳來講,在晶片一皮完全曝光的前后,有兩種類的4支術(shù)可以才企 測出由設(shè)計(jì)和/或制造所導(dǎo)致的問題。 一種類是在完成半導(dǎo)體元件制 造順序之后發(fā)生,在此在預(yù)定操作條件下對整個晶片(或芯片)功 能測試和/或在器件(在晶片級或封裝芯片)的臨界電路上執(zhí)行性能 測試。另一種類發(fā)生在制造過程順序中,在此一些技術(shù)依靠測試晶 片上測量的某些參數(shù)。這些參數(shù)表現(xiàn)出或者另外預(yù)示著在制造過程 中可能問題或不曾預(yù)料的結(jié)果。這些參數(shù)可以由光和電子束技術(shù)來 確定,光和電子束技術(shù)例如包含括光語橢圓對稱法、反射法和臨界
尺寸掃描電子顯微術(shù)(CD-SEM)。在一種方法中,進(jìn)行測量以校驗(yàn) 一定的物理參數(shù),例如柵極寬度、柵氧化層厚度、互連寬度以及電 介質(zhì)高度。在這種方法下, 一般對在晶片劃線區(qū)中的測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行 測量,所,說的劃線區(qū)靠近芯片的有源區(qū)。
當(dāng)前所用的其他技術(shù)依賴測量由制造過程產(chǎn)生的半導(dǎo)體晶片 上物理i艮^t。這些沖支術(shù)的實(shí)例包括分塊蝕刻、殘?jiān)鼫y試(via residue )、 柵極街條(gate stringer )、化學(xué)機(jī)械拋光侵蝕和其他處理瑕瘋的方 法。這些測量可以通過光檢測或觀察、電子束檢測以及光或電子束 檢測來完成。通過進(jìn)行這些測量之后,在晶片制造中形成的缺陷和 J艮;晚都可以 一皮;險(xiǎn)查出來,故隔離并凈皮分類,或者否則,皮再才全測和分析。這些測量通??筛采w整個晶片,把鄰近芯片有源區(qū)的劃線區(qū)排 除在外。
另外,當(dāng)前所用的其他方法4吏晶片經(jīng)受專門測試結(jié)構(gòu)的電測 試,專門的測試結(jié)構(gòu)位于晶片的劃線區(qū)中或者對不^皮用于最終產(chǎn)品 的晶片的局部和部分上,或乂于沒有一皮^吏用或用于最纟冬產(chǎn)品而^皮完全 處理的晶片中測試晶粒。這種檢測通常都是通過使用在線(制造中) 測試探測的機(jī)械接觸來實(shí)現(xiàn)的。
現(xiàn)存的方法有很多缺點(diǎn)。在這些缺點(diǎn)中, 一些技術(shù)可能需要破 壞半導(dǎo)體元件,或者在指示制造過程在什么點(diǎn)失敗具有較小價值,
或者具有意并+不到的后果。此外,傳統(tǒng)的^r查和;險(xiǎn)測:忮術(shù)有4艮高的
出錯率,這種高出錯率是因?yàn)槌霈F(xiàn)了沒有留下電標(biāo)記的真正的缺 陷,以及出現(xiàn)噪擾,這些是由非常小的缺陷的較差信噪比導(dǎo)致的。 還有,這些技術(shù)不能精確地預(yù)測待測器件或芯片的真正的最終的電
特征。而且,現(xiàn)存的電參數(shù);險(xiǎn)查技術(shù)非常浪費(fèi)時間,并因此成本昂 貴,以及不能使用這些技術(shù)以常規(guī)的方式研究晶片的大面積區(qū)域。
此外,在劃線區(qū)中使用測試結(jié)構(gòu)對于晶片的有源區(qū)芯片區(qū)域中 的元件提供較少的信息。例如,已知劃分區(qū)偏離由晶片的有源區(qū)中 的圖樣密度變化導(dǎo)致的微負(fù)載,并且同樣地,劃分區(qū)不適于預(yù)報(bào)由 局部處理變化導(dǎo)致的芯片內(nèi)的變化。而且,在芯片切開過程中,晶 片的劃線區(qū)被去掉,并且因此不適于用來測量后面的制造。
存在許多電子在線測試方法來監(jiān)控集成電^^制造過程的質(zhì)量 和完整性。這些方法基于預(yù)測完整的集成電^各的性能,4吏用從部分 加工的晶片獲得的測量。例如,晶片上氧化膜的厚度可以由橢圓偏 光測量法確定。此外,上述參數(shù)的測量方法還可能夠用于確定直接 被嵌入制造過程的特定臨界器件參數(shù)。舉例來說,可以使用閾值電 壓來確定擴(kuò)散的#^雜等級。對這些參凄t的測量都是在部分加工晶片 各個階,殳執(zhí)行的。在典型的方法中,特別地對與過程相關(guān)的物理和電參數(shù)執(zhí)行參數(shù)測量,并且在定位在晶片劃分區(qū)中結(jié)構(gòu)上執(zhí)行。參 凄史測量的實(shí)例包括晶體管閾值電壓和無電流泄漏的測量。在測量過
程中,電和過程測試恒定電壓(DC)或小信號電壓(AC)并應(yīng)用 到晶片上的預(yù)定位置上以激活穿過劃線層中晶片的多個離散位置 上的器件結(jié)構(gòu)。在一特定技術(shù)中,通過將測試的直流電路參數(shù)值和 期望值組作對比,來校驗(yàn)過程的完整性。
除了以上所述的一些缺點(diǎn)外,電在線測試方法的結(jié)果不適合表 征過程參數(shù)。例如集成電路的參數(shù)中任何特定觀測到的偏差都可能 是由多個加工參凄t的偏差導(dǎo)致的。此外,傳統(tǒng)的DC測量法不是好 的速度快的電路性能的指示器。更重要的是,如上所述,這些參數(shù) 的測量被限制在晶片的劃線區(qū),這也是個問題。
依靠大面積測試結(jié)構(gòu)電測試技術(shù),通常被用于了解不能從晶片 劃線測試結(jié)構(gòu)確定的整個晶粗j文應(yīng)。專利(US6,281,696和 US6,507,942 )的戶斤有晶4立或?qū)C琂 ( US6,449,749, US6,475,871與 US6,507,942)中的大部分晶粒都致力于一皮測量的測試結(jié)構(gòu),以4企測 和隔絕導(dǎo)致低產(chǎn)量或差性能的加工缺陷。這些晶粒代替產(chǎn)品芯片晶 粒:故制造并一皮物理地:探測以產(chǎn)生加工控制信息。雖然這些4支術(shù)對隔 離隨機(jī)加工缺陷類有用,但它們只是芯片內(nèi)直接測量的代替方法而 已。要集成到芯片的有源區(qū),這些方法都有困難或者才艮本不可能, 這是因?yàn)樗鼈円笪锢斫佑|以便建立電連接,以及因?yàn)樾枰4蟮?面積來限定用于隔離缺陷的電^各,或者在某些情況下,需要4交大的 面積真正情況來獲取低缺陷密度缺陷??蛇x地,還有一些方法取決 于在有源晶粒區(qū)內(nèi)部類似結(jié)構(gòu)的布置,但是類似的結(jié)構(gòu)為封裝后晶 粒而布置(US6,553,545 )。在該應(yīng)用中,結(jié)構(gòu)或者通過封裝被測試, 或者破壞故障分析技術(shù)被使用以延遲封裝的晶粒以了解器件。當(dāng)晶 沖立^立于晶片上時,可以實(shí)現(xiàn)測量,對于當(dāng)前應(yīng)用乂人事的系統(tǒng)在夬陷變 化,具有過度芯片內(nèi)部變化的加工模塊可以被確定,不需要物理接 觸,并且足夠小可以集成到芯片的內(nèi)部。最后,其他應(yīng)用(US6,686,755 )已經(jīng)研究了應(yīng)用小*接觸信號才企測用來4罙測芯片功勵。
圖1A是本發(fā)明的實(shí)施例中獲得關(guān)于晶片制造的評估信息的系 統(tǒng)的簡化方塊圖。
圖IB示出了可以進(jìn)行性能參數(shù)測量的晶片上的位置。
圖1C示出了在其上可以為了評估晶片和/或芯片的制造的目的 而進(jìn)行性能參數(shù)測量的芯片。
圖2示出了本發(fā)明的實(shí)施例中,評估芯片制造中的加工步驟執(zhí) 4亍的方f去。
圖3示出了對應(yīng)基于與芯片內(nèi)性能參數(shù)的測量有關(guān)的制造特 性,可以,皮i平估的加工步駛纟。
圖4示出了在實(shí)施例中加工牽丈感測試結(jié)構(gòu)如4可可以;故用于評估 晶片制造的方塊圖。
圖5示出了實(shí)施例中用于4吏用加工壽文感測試結(jié)構(gòu)以確定關(guān)于晶 片制造的評估信息的 一種方法。
圖6示出了實(shí)施例中用于^f吏用加工每丈感測i式結(jié)構(gòu)以確定關(guān)于晶 片制造的評估信息的另 一種方法。
圖7A是示出了實(shí)施例中,用于CMOS技術(shù)的合適的構(gòu)件電路 元件的方面的示意圖。
ii圖7B示出了由相同構(gòu)件組成的加工敏感測試結(jié)構(gòu),其中構(gòu)件 可以形成在半導(dǎo)體元件的有源部分上。
圖7C和圖7D示出了在包括一個或多個變相器的電路中的延 遲敏感元件的4吏用。
圖8是圖6中所示的方法如何被沖丸行的典型實(shí)例。
電路元件,用于延遲時間或移相,以;改大這些電路元件對加工步驟 的性能敏感性。
圖10示出了可以形成在半導(dǎo)體元件的有源區(qū)上的加工敏感測 試結(jié)構(gòu),以及用于延遲時間或移相,以放大和關(guān)聯(lián)CDSEM測量和 電CD測量之間的偏差。
圖11示出了組裝部分制造的芯片與測試結(jié)構(gòu)的方案,其中測 試結(jié)構(gòu)可以被用于測量與制造步驟相關(guān)的性能參數(shù)。
圖12示出了一種用于在用于測試結(jié)構(gòu)的測試信號和功率從晶 片上的芯片內(nèi)產(chǎn)生時, -使用測試結(jié)構(gòu)的方法。
圖13A示出了用于調(diào)節(jié)由外部電源產(chǎn)生的輸入電壓的電路。
圖13B示出了用于調(diào)節(jié)由外部電源產(chǎn)生的輸入電壓,同時反饋 到激光源的電路。
圖13C示出了電路,用來調(diào)節(jié)由外部電源產(chǎn)生的輸入電壓,同 時允許對激光源的反饋。
圖14A和圖14B示出了一個實(shí)施例,其中熱電才幾制與激光器 或其他能量源耦合,以引起芯片內(nèi)產(chǎn)生功率或測試信號。
圖15示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測和測量來自晶片上指定位 置的電活性的系統(tǒng)。圖16提供了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于引起并測量來自芯片 的指定位置的電活性的裝置的其他細(xì)節(jié)。
圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例被設(shè)置的芯片。
圖18根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例,描述了一種用于操作例如圖 15至16中描述的裝置的方法。
在附圖中,相同的附圖標(biāo)號表示相同或基本相似的元件或沖支 術(shù)。為了容易地識別任何特定元件或技術(shù)的討論,在附圖標(biāo)號中最 高位數(shù)字指的是元件第一次被介紹時的附圖的號碼?;谠诖颂峁?的詳細(xì)描述,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對附圖作出必要的修改。
具體實(shí)施方式
概述
在此描述的實(shí)施例提供用于分析晶片制造的系統(tǒng)、方法、結(jié)構(gòu) 和其他技術(shù)。特別地,在此描述的實(shí)施例提供從具有協(xié)同定位的功 率(power,能量)、測試和4企測結(jié)構(gòu)的晶片上多個位置,包括「組成 晶片的獨(dú)立晶粒的有源區(qū)內(nèi),獲得關(guān)于晶片的制造執(zhí)行情況的信 息。信息以 一 種不影響用于后續(xù)晶片加工的晶片的可用性和/或適用 性的非接觸、非侵入的方式獲得。制造步驟或順序的結(jié)果和屬性, 包括在晶粒的有源區(qū)內(nèi)或者晶片內(nèi)的其他地方發(fā)生的加工偏差,都 可以祐j企測、^平估、和/或#皮分沖斤。
使用性能M評估與分析晶片制造
為了評估芯片或晶片的制造,本發(fā)明的實(shí)施例為評估芯片或晶 片的制造提供了 一定性能相關(guān)參數(shù)(性能參數(shù))的芯片內(nèi)測量方法。 芯片相當(dāng)于在在制造后期階段晶片的晶片的獨(dú)立晶粒被切割或分
1離時形成的產(chǎn)品。大部分芯片都來自于切割的晶片。晶粒相當(dāng)于晶 片的劃線之間的區(qū)域。晶粒的有源區(qū)是有源、離散的并且集成的電 路元件所在的地方,這些元件是芯片部分功能駐留的地方。
在一個實(shí)施例中,從或基于在晶片的芯片或晶片的晶粒內(nèi)的預(yù) 定位置上發(fā)生觀測到的電活性,解釋特定的性能參數(shù)。特定電活性 可能被激發(fā)到這些指定的位置以及性能參凄t或者本身就具有這種 活性,其中性能參數(shù)被解釋為或基于與芯片、晶粒或晶片的特性有 關(guān)的活性。多個測量方法的測量變化^C稱作"變化"。在實(shí)施例中, 確定指定位置的性能參數(shù)表現(xiàn)了晶粒的特性。多個測量方法的測量 變化,其中測量被收集的位置^皮稱為"空間的變化",并且通常對 識別、或指紋、特定加工步驟非常有用。在特殊情況下,性能參數(shù) 表現(xiàn)裝置、晶粒、劃線區(qū)、或芯片的特性,這些特性歸因于晶片制 造中的一個或多個加工。
因?yàn)樾阅軈?shù)詳述了優(yōu)質(zhì)性能芯片的屬性或歸功于制造順序 中 一個或多個步驟的特性,所以測量性能參數(shù)為評估芯片制造提供 有效的信息。例如,根據(jù)實(shí)施例,性能參數(shù)的測量可以與晶粒的部 分相關(guān)聯(lián),該晶粒的部分具有由制造步驟或順序的性能產(chǎn)生的特定 的不必要或意外的結(jié)果。這種結(jié)果與芯片的其他性質(zhì)充分隔離,從 而,歸因于性能參數(shù)值的特定制造步驟或順序可以被識別。此外, 可以確定關(guān)于如何由芯片中 一個或多個性能參數(shù)值寺丸行識別的步 驟或順序的信息。
根據(jù)一個實(shí)施例,電活性從晶片上指定的位置被激發(fā)。電活性 可以被激發(fā),使得所解釋的性能參數(shù)具有在由一個或多個特定制造 步驟產(chǎn)生的屬性存在或缺乏時被放大的值。如同將被描述的,用于 激發(fā)電活性的一種方式是使用專門的、加工敏感的測試結(jié)構(gòu)來處理 測試信號。多種類的電活性可以被激發(fā)和/或測量來評估制造,例如 包括光信號、光電信號和射頻信號。在實(shí)施例中,采用這種測試結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生性能參數(shù)值,這些參數(shù)值幾乎毫無例外得取決于 一個或 多個制造步驟,或至少取決于制造步驟的不同組。其他的實(shí)施例可 以使用已知的非測試結(jié)構(gòu)(例如,產(chǎn)品器件),來產(chǎn)生、發(fā)出或顯 示作為呈現(xiàn)在芯片有源區(qū)的某物理屬性的結(jié)果的特定屬性。
根據(jù)另 一實(shí)施例,電活性在晶片上的指定位置可能是固有的, 以及性能參數(shù)可以由這種固有的活性來確定,其中固有活性與晶片 的制造相關(guān)。例如,靈^$丈測量裝置可以用于/人在芯片的通用#:作中 使用的電路元件測量性能參數(shù),其中這些被測性能參數(shù)的空間變化 與特定步驟或順序相關(guān)4關(guān)。在這些情況下,與測量相關(guān)聯(lián)的或者相 同的特定制造步驟或者順序可以是由制造中特定加工步-驟或4丸4亍 制造的方式引起或影響的結(jié)果。
圖1A是示出了本發(fā)明的實(shí)施例的方塊圖。在圖1A中,探測
裝置102將激勵101用于晶片IIO的指定位置上,以及響應(yīng)于激勵 101, ^^測和測量來自指定位置的電活性105。晶片IIO可以是部分
制造或完全制造。電活性可用下面的一個或多個方法來4企測光電 光子效應(yīng)和信號(例如,熱電子光子發(fā)射、電荷感應(yīng)-電吸收或電整 流)、電壓對比現(xiàn)象、電磁信號(例如射頻或感應(yīng)信號等),和/或其 他通過更少4妄觸々某質(zhì)一企測的信號或效應(yīng)。如將要描述的,電活性105 對應(yīng)于一個或多個的芯片-特有性能參數(shù)106??蓹z測和測量的性能 參數(shù)106可以被檢查、分析和評估,以便確定芯片、晶粒和/或晶片 的質(zhì)量的結(jié)果、變化、或特性表現(xiàn),或制造晶片110的一個或多個 特定過程、步驟或加工步驟順序。所測試和測量的性能參數(shù)106還 可才企測由i殳計(jì)密度變化導(dǎo)致的晶?;蚓煌恢蒙系淖兓2鹏迵?jù) 一個實(shí)施例,性能參數(shù)在檢測到電活性前,性能參數(shù)產(chǎn)生關(guān)于一些 但不是所有制造過程的信息。因此,這樣的實(shí)施例使得促使過程變 化可以被識別和評估的特定制造過程成為可能。在一個實(shí)施例中,探測裝置102通過將信號或能量射束指向晶 片110的指定位置來產(chǎn)生電活性105。響應(yīng)于應(yīng)用的激勵I(lǐng)OI,晶 片110上指定的元件可以產(chǎn)生或表現(xiàn)電活性105。所得到的電活性 105由纟笨測裝置102解釋為一個或多個性能參凄t 106。 乂人電活性105 可以解釋的性能參數(shù)的實(shí)例包括在晶片no的指定位置上測量的柵
極轉(zhuǎn)換速度、傳播延遲、相移和/或轉(zhuǎn)換速度的測量等。
可以進(jìn)行分析以使性能參數(shù)106與特定過程、制造步驟和制造 步艱《順序相關(guān)耳關(guān),包括用于扭j于加工和步驟的工具或才莫塊。這可以 涉及分析晶片區(qū)域(包括獨(dú)立晶粒的有源區(qū))上的特定制造步驟或 順序的屬性或結(jié)果的位置變化或空間變化。在實(shí)施例中,性能參數(shù) 可以被用來獲得用于評估制造步驟、順序或過程的結(jié)果、執(zhí)行、效 果或性能的評估信息107,包括預(yù)測的制造步驟或過程的結(jié)果如何 接近。評估信息107可以以比較晶片110的不同位置上的性能參數(shù) 值、確定晶片110區(qū)域上性能參數(shù)值的空間或其他類的變化、以及 其他變化為基礎(chǔ)。更具體地,評估信息107和其他性能參數(shù)值的分 析可以涉及在不同位置的性能參數(shù)值的比較,這些不同位置在相同 芯片內(nèi)、不同芯片的內(nèi)部位置上、劃線區(qū)和一個或多個芯片內(nèi)的位 置之間,以及晶片IIO上其他比較點(diǎn)。
諸如電腦系統(tǒng)、模塊、或軟件/系統(tǒng)編程/模塊的工具109,可用 來進(jìn)行分析,從性能參lt 106確定評估信息107。工具109是數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)的一部分。特別地,分析將性能參數(shù)106和一個或多個制 造步驟108或過程的特性相關(guān)聯(lián)。例如,工具109可將性能參數(shù)106 與制造步驟相關(guān)聯(lián),其中制造步驟產(chǎn)生和導(dǎo)致金屬內(nèi)電阻系數(shù)與電 容變化的存在、或柵極長度和溝道形狀的變化的存在。此外,制造 步驟108的識別還可涉及執(zhí)行制造步驟所使用的模塊或工具。同樣, 與性能參數(shù)分析一致的制造步驟108的識別指示或產(chǎn)生其他評估信 息107,這些信息可用來確定整個制造過程的各方面。評估信息107 包括任何數(shù)據(jù),或者是數(shù)據(jù)本身或者是與其他數(shù)據(jù)或信息結(jié)合,這些數(shù)據(jù)提供關(guān)于一個或多個制造步驟如何被執(zhí)行的信息。例如,評
估信息107在本質(zhì)上可以具有統(tǒng)計(jì)性,因此在由評估信息所產(chǎn)生的 統(tǒng)計(jì)分布表現(xiàn)出過程變化或者某個制造步驟或過程如何被寺丸^f亍之 前,多個晶片被制造。再舉一個實(shí)例,來自一個晶片的一個區(qū)域的 評估信息107可以確定特殊制造步驟或順序如何被執(zhí)行。評估信息 107還包括校準(zhǔn)信息,可以被用于獲得其他評估信息的觀察。因?yàn)?評估信息107可以/人晶片110上的任何位置(包括在圖1B中所描 繪的,位于晶粒的有源層內(nèi))得到,提供過程變化和影響芯片內(nèi)器 件的缺點(diǎn)的實(shí)施例可以更容易地^C識別。然而,評估信息107還可 以用于識別被正確執(zhí)行的制造步驟,以便通過排除隔離有問題的制 造步驟。
才艮據(jù)實(shí)施例,圖1B示出了如4可在晶片IIO的不同區(qū)域的分析 制造。在圖1B中,假定晶片IIO處于部分制造狀態(tài)。晶片110包 括定義多個晶粒127的多個劃線區(qū)121。 一個切割槽125可以在晶 粒127的4亍和列之間的劃線區(qū)121中形成。每個晶粒127可以包括 有源層128 (例如芯片)和無源區(qū)129。劃線123作為鄰近晶并立127 之間的界線。
才艮據(jù)實(shí)施例,電活性可在晶片110的指定位置一皮^L測到。這些 指定位置包括劃線位置134、晶粒溝道位置135、有源晶粒位置136、 以及無源晶招 f立置138。劃線位置134可以充分靠近對應(yīng)晶粒的有 源層128,在晶片IIO,皮切割后,這些劃線^立置134落入芯片的剩 余晶粒材^牛中。在實(shí)施例中,指定的位置還可以包括周邊硅晶粒元 件146的有源晶粒位置148。周邊晶粒元件146通常是"丟棄"元 件,因?yàn)樗鼈冊诰吘壍拇嬖谧柚沽俗鳛樾酒木Я5娜抗δ?操作。然而,在此描繪的實(shí)施例使用周邊晶粒元件146來測量性能 參數(shù),以及來評估制造,尤其用于靠近晶片周邊的晶片IIO的位置。
17在實(shí)施例中,電活性105作為包括劃線^立置134、晶粒溝道位 置135、有源晶粕 f立置136、無源晶并立4立置138、和/或周邊晶并立146 的有源晶粒位置148的位置上的特殊種類的性能參數(shù)被檢測和解 釋。比較不同的性能參數(shù)值以確定評估信息。例如,在相同晶粒127 的有源晶粒136之間比較性能參數(shù)值,以確定在晶片IIO的該區(qū)域 的過程變化。在不同晶粒的有源晶粒位置136之間、相同或不同晶 粒的無源晶粒位置138和有源晶粒位置136之間、以及劃線位置134 之間,可以比較性能參數(shù)值。此外,為了校準(zhǔn)評估信息或?yàn)榱似渌?目的,在劃線位置134和相鄰有源晶粒位置136之間也可進(jìn)行性能 參數(shù)值的某種比較。周邊晶粒146的有源晶粒位置158表明了在晶 片IIO外圍特定制造步驟如何被執(zhí)行。有時,過程變化在晶片周邊 更嚴(yán)重。
在實(shí)施例中,電活性105被感應(yīng)以使從電活性得到的性能參數(shù) 氺皮》文大(例如,方文大或?yàn)V波)的方式發(fā)生在一皮:探測和;險(xiǎn)測的水平, 主要取決于測量性能參數(shù)的特殊位置處晶片110制造中的 一個或多 個步驟。因此,由電活性105確定的性能參凄t表示單個晶粒150和 /或晶片110的潛在的制造特性。在特定晶片110上進(jìn)行有成百上千、 甚至更多的這樣的測量。此外,這種測量在完成一個或多個制造過 程后還可重復(fù)使用。也可以在相同的確切位置重復(fù)測量性能參數(shù)。 更進(jìn)一步,與過去的方法相比,性能參數(shù)由晶片110的有源晶粒位 置138處的電活性測量確定,這與劃線中芯片或芯片外/晶粒的非有 源區(qū)中實(shí)施的物理測量和/或電測試是不同的。本技術(shù)允許在單個晶 粒的有源區(qū)內(nèi)直接測量性能參數(shù),對比之下,在有源層中的物理測 量最多跟器件和芯片的最終性能有間接的關(guān)系,因而使得加工繁 瑣。實(shí)施例將性能參lt及其變化與隔離的處理步艱《和/或順序相關(guān) 聯(lián)。
評估并分析性能參數(shù)的不同值,以獲得制造晶片IIO的特定過 程的信息、標(biāo)志或識別。這些過程可能會產(chǎn)生,例如, 一種特殊的物理或電氣的屬性,以及存在于特殊位置的這種屬性可以被性能參 數(shù)值反映。在一個實(shí)施例中,每個確定了的性能參數(shù)值主要取決于 制造步驟或過程的表現(xiàn)。可選地,使性能參數(shù)和已知的與特定制造 步驟、過程或技術(shù)相關(guān)的制造特性之間相關(guān)聯(lián)。將晶片上不同位置
存在。這種了解就可以用來評估相關(guān)的制造過程,其中包括確定過 程如何才丸行、它產(chǎn)生的結(jié)果如何、還有這些結(jié)果是否預(yù)期的相匹配等。
圖1C示出了在晶粒的范圍內(nèi)性能參數(shù)值如何被使用以評估晶 粒和/或其晶片的制造。在圖1C中,晶粒150包括有源區(qū)152和無 源區(qū)154。不同種類的性能參數(shù)都可以在晶粒150上,尤其是有源 區(qū)152中凈皮識別和測量。這與一些傳統(tǒng)方法不同,4專統(tǒng)方法只是在 劃線內(nèi)測量性能參數(shù)。在實(shí)施例中,每一類性能參數(shù)對應(yīng)于一個或 多個制造步驟、過程或特性。通過感應(yīng)晶粒指定位置處的特定類的 電活性,不同類的性能參數(shù)都可以從晶片晶粒150測量。
通過確定從晶粒150不同位置處測量的多個性能參數(shù)值間的變 化來分析性能參數(shù)。在一個實(shí)施例中,為布置在有源區(qū)152中的特 定類的性能參H確定空間變化。在另一實(shí)施例中,分析涉及比4交不 同類的性能參數(shù),例如由布置在晶粒150上的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電活性并具 有不同設(shè)計(jì)和/或配置的情況。例如, 一類性能參數(shù)的值的空間變化 被用來確定關(guān)于用于形成晶粒150的制造過程的信息。
更進(jìn)一步,不同類的性能參數(shù)測量可用來闡述晶粒150的性能 圖。該圖可為晶粒150上的不同制造特性的值或存在提供指示。同 樣,該圖可以在其各個制造完成之前或之后,為晶粒150或晶片制 造的多個過程提供評估信息。在性能參數(shù)值被測量的晶粒150或其晶片IIO的位置中,可設(shè) 置有用機(jī)制、結(jié)構(gòu)、和/或集成電路元件,用于基于制造步驟或過程 的一個或多個特性來放大性能參數(shù)測量。在一個實(shí)施例中, 一個性 能參數(shù)的值主要是來自制造步驟的一個制造步驟或特定子集。
在如圖1C中所示的實(shí)施例中,為了測量性能-相關(guān)參數(shù),選擇 晶粒150的指定位置。指定位置都標(biāo)注在集合(A廣An,B廣BN...D廣DN 等)中。在每一集合(粒如A,-An),測量特殊性能參數(shù),其中集合 中的每個性能參數(shù)是基于特定類的電活性。由于對具有共同的設(shè)計(jì) 和特性,和/或產(chǎn)生相同的制造步驟相關(guān)性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量,所以性
能參數(shù)的每個集合對應(yīng)于一類。特別地,每類性能參數(shù)都可以從電
活性來測量,電活性:帔感應(yīng)并凈皮i殳計(jì)為在其他步驟或順序之上強(qiáng)調(diào)
一個制造步-驟或順序。實(shí)際上,電活性;故感應(yīng)或一皮i殳計(jì)為獨(dú)立于其 他制造步驟,因此/人該種電活性所解釋的性能參凄t幾乎獨(dú)有地耳又決 于一個(可能的話,還有多個)制造步驟或順序。在一個簡單的實(shí) 例中,普通的測試結(jié)構(gòu)可以布置在晶粒150的有源區(qū)152中,并被 激勵和/或其他信號激活。產(chǎn)生的電活性作為集合ArAn中的性能參 數(shù)之一被檢測和測量。在一個實(shí)施例中,如果晶片的制造是統(tǒng)一的, 那么在集合中的性能參數(shù)之間的值沒有可辨別的差異。然而,如果 存在空間處理變化,那么在性能參數(shù)值之間可能存在可辨別的差異 (或者以梯度或者趨勢的形式)。來自晶粒150的無源區(qū)154的性 能參數(shù)值可以被使用,尤其是用于其他的目的,例如提供用于有源 區(qū)152中的性能參數(shù)值的基線或校準(zhǔn)值集合。
在實(shí)施例中,每個性能參凄b值可由感應(yīng)和/或^f方真特定的測試組 織產(chǎn)生的電活性來解釋。這種結(jié)構(gòu)可以被設(shè)計(jì)為顯示與晶粒150上 的一個或多個制造步驟或順序直接相關(guān)的性能參數(shù)。此外,特定結(jié) 構(gòu)的設(shè)計(jì)可以是在所顯示的性能參數(shù)的值中不存在對集合中其他 制造步驟或順序的依賴。例如,產(chǎn)生特定激活信號的一類結(jié)構(gòu)可用來確定特定的性能參 數(shù)值,該值已知被放大或在特定制造特性存在的值的范圍之外(例 如,超過特定凄丈量的電容或4冊長變化)。在相同的實(shí)例中,結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)可以最小化或過濾其他制造步驟或者順序的特性的影響,因 為,特性可能具有對性能參數(shù)值相對較小或可以忽略的影響。例如 另一實(shí)例,當(dāng)芯片上有額外的金屬或過多金屬導(dǎo)致的電容時,性能 參數(shù)對應(yīng)于從產(chǎn)生用于測量的較高值的器件測量的電活性。
性能參凄t和識別的制造步驟或順序之間的關(guān)系是建立在測量 的性能參數(shù)的變化的基礎(chǔ)上。該變化可以基于空間、速度或其他影
響特定晶粒150的性能的變量。
如圖1A-1C所描述的實(shí)施例可以提供諸多的優(yōu)點(diǎn)。在這些優(yōu)點(diǎn) 中,確定與制造步驟緊密相關(guān)的性能參^t可以^吏工程師、i殳計(jì)師和 生產(chǎn)管理人員在制造完成之前識別出那些有問題的制造步驟(包括 步驟中所用的工具和模塊)。這就使得制造中所用的過程和技術(shù)基 于有效的方式凈皮研究和改進(jìn)。例如, 一道制造過程中的拜支瘋可以在 單個晶片的制造之間^皮檢測出來并被改進(jìn)。每個下一晶片可能變得 更好。例如,過去,設(shè)計(jì)缺陷通常導(dǎo)致投入市場的晶片上的一些芯 片為低性能產(chǎn)品,而不是以期望的性能等級被投入市場。這相當(dāng)大 地減少了單個芯片的價值。在傳統(tǒng)方法中,晶片制造的評估是花費(fèi) 大、耗時長的過程,還經(jīng)常要求多個樣品用于統(tǒng)計(jì)分析。相比4交而 言,本發(fā)明的實(shí)施例使得制造問題的"空中"檢測以及在制造另一 晶片之前校正特定制造過程的機(jī)會成為可能。盡管仍然需要4吏用統(tǒng) 計(jì)分析,本發(fā)明的實(shí)施例使得統(tǒng)計(jì)將以比以前的方法更快的速度隔 離特定制造過程。此外,從晶片的晶粒中確定數(shù)據(jù),因此在制造過 程中的問題可以被更好地檢測和了解。同樣,監(jiān)控、檢測、隔離和 分析都是在線完成的,以及在校正、測量和適當(dāng)?shù)恼{(diào)整的過程中完 成。圖2示出了用于在本發(fā)明的實(shí)施例中評估晶片、晶?;蛐酒?制造的方法。結(jié)合圖2描述的方法可以與測量的性能參數(shù)(如圖1A-圖1C所述)的使用結(jié)合執(zhí)行。同樣地,參考圖1A-圖1C中的標(biāo) 號用于描述用于執(zhí)行該方法的合適的關(guān)系。
開始,在步-驟200中,晶片完成一個或多個制造步驟或過程。 接下來,步驟210提供在晶片110的多個位置測量性能參數(shù),包括 晶粒150的有源區(qū)152內(nèi)。例如,4罙測裝置102可以用于在不同位 置對電活性進(jìn)行芯片內(nèi)測量。諸如測試結(jié)構(gòu)的機(jī)制被設(shè)計(jì)或已知展 示電活性,/人該才幾制可以確定的性能參lt可以有選才奪地;改置在晶粒 150內(nèi)。在每個元件和/或輸出信號的襯墊內(nèi)預(yù)先指定的位置,性能 參數(shù)可以通過用能量、激勵和/或測試信號激活這樣的機(jī)制、,以及 此外通過來自每個元件和/或輸出信號襯墊(pad)內(nèi)的預(yù)定位置的 非接觸電、光電和/或電磁裝置檢測(測量)電活性來確定。
步驟220才是供在步驟210中確定所測量的性能參數(shù)值的變化 量。在一個實(shí)施例中,這種變化是空間變化,并且可以應(yīng)用到晶片 110和晶粒150,包括晶粒的有源區(qū)152。該值的空間變化表示通用 性能參數(shù)(比如,普通測試結(jié)構(gòu)的輸出,或來自特定芯片上元件的 檢測到的發(fā)射)值是如何從一個位置到另 一個位置變化的,而不管 所指定的位置是在晶粒內(nèi)部還是分布于多個晶粒和劃線區(qū)121之 間??蛇x地,變化量可以基于一些其他的參數(shù),例如轉(zhuǎn)換速度或者 轉(zhuǎn)換速率。
在實(shí)施例中,測量的性能參數(shù)的空間變化為隔離特定的與制造 相關(guān)的特性纟是供了分析工具,而這些參數(shù)特性不利于和/或不可預(yù)料 地影響芯片性能。關(guān)于晶粒內(nèi)分析,每個晶粒的性能可以表現(xiàn)為多 個獨(dú)立因素的函數(shù),其中每個因素以該晶粒的物理屬性為基礎(chǔ)。制 造過程或順序的性能是過程變化的實(shí)例,其產(chǎn)生穿過晶粒150或其 晶片110的空間變化物理屬性。才艮據(jù)一個實(shí)施例,步驟230中,過程變化導(dǎo)致晶片110和/或晶 粒150上特定物理屬性的空間變量用于評估晶片110如何被制造。
性來測量,主要分析提供如下。假設(shè)有函數(shù)F,描述器件的電路性 能P。性能P取決于多個物理參數(shù),這些參數(shù)描述了在制造順序中 -使用的材^H"的幾4可和電屬性。
(1 ) P=F (L, W, Tox, I,,...)
其中,例如,L和W分別是器件的柵極長度和寬度,Tox是柵極氧
化物厚度,以及IsDE是源極-漏極外延注入劑量。P還取決于其他
參數(shù),例如互連參數(shù),這里在此為了簡潔,省略該參數(shù)。制造過程 變化,相當(dāng)于由該過程或步-驟所產(chǎn)生的物理特性的變化,這種變化
導(dǎo)致了 P中的可測量的變化,在特定過程步驟s之后以及特定位置 1通過一階評估
(2)厶pi j 1 % 3柳L.ALI ^ ]_ +,W.AW| -丄+鄰釘諷,^| ,j工+
其中3F/3X是F對變化X (L, W等)影響的響應(yīng)。
該方程表明,在晶粒或芯片上的器件性能的變化可表示為晶片 制造的過程的步驟中的某些屬性或結(jié)果的變化的函數(shù),其中變化是 在過程步驟或位置或兩者之后被評估的。引起所測量的性能參數(shù)的 電活性的晶片110或晶粒150上的特征,每個可以^皮選4奪和構(gòu)造, 因此每次僅有其中一個參凄史對特定過程的變化每文感。這就意p未著通 用性能參^t的變化是均;街的,或者至少與相應(yīng)的過程變化有一些直 接的關(guān)系。例如,過程變化可能是以位置為基礎(chǔ)的,因?yàn)檫^程不能
23在晶片的局部或整個晶片上均勻地完成。在一個或多個晶片制造中 如何#1^于步驟也會有變化。
在實(shí)施例中,步驟230包括將制造步驟的屬性或特性與性能參 數(shù)的空間變化聯(lián)系起來。該步驟在測量前或后執(zhí)行。
在實(shí)施例中,在步驟240中確定指出的過程變化是否可以4妾受。 如果過程變化可以接受,那么在步驟250中繼續(xù)晶片IIO的制造, 以及其他制造步驟或過程被執(zhí)行。如果過程變化不能夠被接受,那 么在步驟260中采取校正措施。校正措施可以是重復(fù)步驟200的過 程步驟的形式。可選地,4交正4晉施可以相當(dāng)于停止制造或^f奮改一個 或多個用于后續(xù)晶片的制造步驟的^U亍??蛇x地,校正措施可以允 許制造繼續(xù),但是在監(jiān)控狀態(tài)下,其中用于校正制造的數(shù)據(jù)被收集 和分析。還有一種情況,其中直到流程的最后制造特性不會被檢測。 操作人員可以了解要求較小修改的制造步驟或過程,而不是重復(fù)用 于下一流程的偏移,因此該偏移可以在前進(jìn)中^皮去除或減小。
作為確定空間變化的替換,其他類的晶粒內(nèi)偏差的類可以被識 別。例如,本發(fā)明的實(shí)施例可以檢測出在整個晶片或晶粒均勻分布 的制造步驟的不可接受的結(jié)果或特性。
圖3是方塊圖,示出了從晶片中的芯片或晶粒內(nèi)測量的性能參 數(shù)怎樣被用于評估在半導(dǎo)體晶片制造中使用的一些基本步驟或者 過程的實(shí)現(xiàn)。盡管存在多個通常在制造中才丸行的其他過程類,圖3 示出了光刻處理310、蝕刻處理320、沉積處理330、 4旭光處理340 (例如,化學(xué)機(jī)械拋光)以及內(nèi)連處理350。這些處理形成半導(dǎo)體 晶片制造中使用的全部處理的一部分。如圖3中所示的處理可以根 據(jù)特定制造協(xié)議或方法,以多種不同的順序一皮寺丸行和重復(fù)。才艮據(jù)實(shí)施例, 一個或多個制造過禾呈或步驟可以與 一個或多個特
性314-318集合相關(guān)聯(lián)。與兩個或多個過程結(jié)合的制造特性 314-318,包括來自一個或多個制造步驟的性能的結(jié)果和/或特性, 可以部分重疊。無論是單獨(dú)考慮還是和其他制造特性聯(lián)合考慮,制 造工藝314-318可以對應(yīng)于晶片或晶粒的特性或方面,其中特性或 方面識別與這些制造特性相關(guān)聯(lián)的過程或步驟是如何4丸行的,尤其 是考慮到其他制造過程。從性能參數(shù)測量確定制造特性314-318。 其在通過測量來自晶片110 (包括晶?;騽澗€區(qū)域)的指定位置觀 測的電活性的性能參數(shù)來評估圖3所示的每個過程之后。評估或分 析這些性能參數(shù)值以與特定制造特性相關(guān)。然后制造特性就可以與 圖3所示的過程或者其次過程相關(guān)。
測量可以在制造中,或者在制造完成后進(jìn)4亍。在某些情況下, 性能參數(shù)可以在第一層金屬層沉積到晶片IIO上之后被測量。在一 個實(shí)施例中,性能參數(shù)的測量是從完成第一層金屬層開始,某過程 完成之后一皮重復(fù)沖丸4亍的。在實(shí)施例中迭代的過程可以^吏得才喿作人員 觀測并監(jiān)控在相同位置處過程的整個或每個步驟的性能參數(shù)的變 化,并4艮據(jù)所期望的結(jié)果采耳又補(bǔ)救措施以進(jìn)行調(diào)整,獲得更好的產(chǎn) 量和性能。
在圖3所提供的實(shí)例中,晶片的單個晶粒內(nèi)的性能參數(shù)(見圖 1B )的集合A的函凄t可用來評估制造中的光刻過程310和蝕刻過程 320。例如,集合A的函凄t可產(chǎn)生一個變量、值或者其他制造特性 的指示,其中制造特性是已知的光刻過程310和蝕刻過程320的結(jié) 果。類似地,性能參數(shù)的集合B的函數(shù)也可用來評估沉積過程330, 性能參凄t的集合C的函數(shù)也可用來評估拋光過程340,以及性能參 數(shù)的集合D的函lt也可用來評估互連過程350。這種描述只是一個 示范性的例子,還可能有很多改變。舉例來說, 一種性能參數(shù)的一 個函數(shù)有可能與另 一種性能參數(shù)的另 一函數(shù)結(jié)合使用來評估制造 中的 一個或多個步驟。特定函數(shù)的結(jié)果如何相關(guān)以及如何提供有關(guān)特定制造過程的信息可以在從簡單(特定制造特性的值被超過或者 參數(shù)變化不在指定的范圍內(nèi))到更復(fù)雜(考慮到另一制造特性的芯 片內(nèi)的變化, 一制造特性的芯片內(nèi)的變化是不可接受的)的范圍內(nèi) 變化。
類似地,多個函數(shù)也可在一組性能參數(shù)上執(zhí)行。在諸如圖3所 示的實(shí)施例中,諸如方程2的數(shù)學(xué)函數(shù)被用于在晶片的晶粒內(nèi)的不 同位置處的特定性能參數(shù)的被測值中,以便將一種類的物理屬性 (或者其他制造特征)從其他種類中分離出來。制造特征也被分離 出來以對應(yīng)圖3中所示的過程之一。其他類的函數(shù)也可以。例如, 一個函數(shù)要求在單個晶粒上被測的性能參數(shù)相互比較,并與晶片上 最高的性能參數(shù)值比較。另 一個函數(shù)要求一個或多個被測性能參數(shù) 集合(例如,集合A中的A。與一已^^的、所期望的或^E想的常 凄1相比一交。,I如比4交不理想(例如,超過了所期望的和/或可一妄受的 范圍),可以確定有關(guān)對應(yīng)步驟的評估信息。
兩個函凄t有可能在一參H集合上一皮4丸4亍以識別不同或相同過 程的評估信息。例如,使用算法來確定晶粒內(nèi)A的組成,用集合A 的參數(shù)可評估光刻過程310。此外,每個性能參數(shù)值與指定的常數(shù) 值相比較用于有利比較。在本實(shí)例中,兩個函數(shù)中每一個都可以提 供有關(guān)特定制造過程如何執(zhí)行的評估信息。
再例如, 一類中的每個性能參數(shù)的變化可以與基線類的變化相 比較。基線類是以性能參數(shù)為基礎(chǔ)的,這些性能參數(shù)并沒有顯示任 何特定制造步驟或位置的變化。
不同性能參數(shù)所執(zhí)行的函數(shù)可應(yīng)用到制造過程中晶?;蛘呔?片級(wafer-level)的分析。為了應(yīng)用到晶片級的分析,從晶片110 上不同的晶粒來測量性能參數(shù)值。下面提供有性能參數(shù)的一些特例以及它們?nèi)绾闻c晶片110制造
中的過程相關(guān)聯(lián)。 一個性能參凄t可以相當(dāng)于電阻系^t的測量。芯片
性能可能被負(fù)面影響,例如,當(dāng)對晶片110實(shí)施拋光處理340,導(dǎo) 致晶粒的高密度區(qū)中的額外的或不統(tǒng)一拋光或l奮剪,增加這些區(qū)域 內(nèi)部連線的有效電阻率。在實(shí)施例中,對內(nèi)部連線電阻率變化(格 外高或低)敏感的電路元件可以被置入或定位在晶粒上,以確定芯 片或者晶片是否有有害的電阻率變化。從這些電路元件的輸出可以 被觀測以確定電阻率是如何產(chǎn)生輸出延遲的。更特別地,這些元件 可以被置入或定位在存在高密度和低密度電路元件的區(qū)域,而這里 更有可能出現(xiàn)電阻率的變化。通過測量增大電阻率的電路元件的輸 出,可以然后根據(jù)芯片或晶片的電阻率性質(zhì),至少能在此電路元件 的位置或者附近隔離出此元件。舉例^兌明, 一個或多個函1史可用7> 式來表達(dá),函數(shù)合并電阻系數(shù)的的空間變化和/或?qū)y量的電阻率值 跟已知或期望值相比較。強(qiáng)調(diào)存在不必要電阻的通用裝置可用來評 估電阻中多少不可4妻受變化在有源區(qū)上,然而布置在晶粒上時,應(yīng) 具有幾乎相同的轉(zhuǎn)換速度。以該方式,表明晶粒上特定區(qū)域的電阻 率的參數(shù)可以提供關(guān)于例如拋光過程340的評估信息。
性能參數(shù)的另 一 個例子是測量具有4及限電容值的電^各元件的 時間延遲和/或轉(zhuǎn)換速度。有害電容的存在對這樣的電路元件有過大 的影響。通過測量受到有害電容的很大影響的電路元件的轉(zhuǎn)換速 度,可以建立用于評估一個過程步驟的合成值或公式。例如,過程 330中的金屬沉積,可以基于用于檢測電容的電路元件的轉(zhuǎn)換速度 #^平#"的。
用于評估制造過程的過程敏感測試結(jié)構(gòu)
過程敏感的測試結(jié)構(gòu)(PSTS )指的是在激勵晶片制造中特定步 驟和/或步驟順序的情況下對電性能敏感的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中,PSTS 對某一組制造步驟的性能或結(jié)果具有非常高的敏感性,而對任何其他制造步驟的性能或結(jié)果很少具有敏感性。PSTS的敏感性可以擴(kuò) 展到源自一個或多個制造步驟的電效應(yīng),其中包括但不限于晶片或 晶粒的區(qū)域上的電阻或電容。PSTS的每文感性也可擴(kuò)展到物理屬性, 諸如柵極寬度或柵極長度,這都源自于制造步驟或由其影響。PSTS 被構(gòu)造,使得源于制造步驟的芯片或晶片中特定屬性的存在導(dǎo)致 PSTS輸出或展示與步驟或?qū)傩韵嚓P(guān)聯(lián)的電活性。如在上述實(shí)施例 中所述,通過測量電活性可以作為性能參數(shù)被測量,性能參數(shù)可以 被分析以獲得有關(guān)制造步驟、順序或過程的信息。
現(xiàn)有技術(shù)提供了放置在晶片的劃線區(qū)內(nèi)的測試結(jié)構(gòu),被與其機(jī) 械接觸的測試裝置測量,以產(chǎn)生與劃線區(qū)中的變量相關(guān)的過程相關(guān) 參數(shù)。因?yàn)橐阎獎澗€區(qū)通常與晶片的有源晶粒區(qū)(劃線區(qū)的晶片外 部)內(nèi)局域變化沒有多大關(guān)聯(lián),所以在劃線內(nèi)測得的過程變化跟晶 片的有源晶粒區(qū)內(nèi)的過程的變化也沒有多大的聯(lián)系。以前有過嘗試 使用晶片的晶粒內(nèi)部的測試結(jié)構(gòu)。然而,這些方法依賴于只有在晶 片制造完成后才能使用測試結(jié)構(gòu)。因此,測試設(shè)備只能從完全制造 的晶片測量過程變化。
與過去的方法相比較,在此描述的實(shí)施例提供了可以放置在處 于制造處理期間的晶粒的有源區(qū)和關(guān)4建區(qū)域中的測試結(jié)構(gòu)。這種測 試結(jié)構(gòu)以非接觸的方式被激勵,并顯示或產(chǎn)生可測量的電特性。在 制造過程進(jìn)行時,測量測試結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的電活性,以評估晶片的制 造過程。同樣,這種結(jié)構(gòu)還才是供了用于直4妄測量來確定有關(guān)晶粒內(nèi) 處理變化的效果的信息的 一種機(jī)制。在此描述的實(shí)施例還提供為部 分被制造晶片測量的過程變化。這極大地加速了特定步驟變化信息 的有效性,因此當(dāng)運(yùn)用校正措施時,在制造過程中這些信息也是可 利用的。
在一個實(shí)施例中,;故在晶片上的一些PSTS對于特定制造步驟 或順序是每丈感的。相同的PSTS對在制造過程中的其他步驟也可能不敏感。這種負(fù)效應(yīng)是為了隔離出PSTS的電活性所依賴的制造步 驟,因此PSTS的電活性為制造步驟或順序提供了一個清晰的標(biāo)記。
圖4是根據(jù)實(shí)施例示出PSTS 410的基本方塊圖。PSTS410可 以被設(shè)計(jì)為使得對期望的制造步驟或順序的特定敏感性在這種結(jié) 構(gòu)中是固有的屬性。在實(shí)施例中,功率412和測試信號414#皮輸入 PSTS 410。功率信號412激勵PSTS 410,同時測試信號414觸發(fā) PSTS。在實(shí)施例中,當(dāng)4是供了功率412和測試信號414時,PSTS 410 凈皮激活以產(chǎn)生^T出422。在某些情況下,Y又靠激勵或觸發(fā)PSTS也 可以激活PSTS 410。在實(shí)施例中,當(dāng)PSTS 410被j敫活時,可沖企測 到PSTS410內(nèi)部產(chǎn)生的附帶信號或系列點(diǎn)對點(diǎn)信號424。例如,信 號424可以只十應(yīng)于由PSTS 410的晶體管產(chǎn)生的光子,可看作PSTS 導(dǎo)通斷開元件,而信號422對應(yīng)于來自多個節(jié)點(diǎn)合計(jì)的電信號,這 些節(jié)點(diǎn)反映了 PSTS如何改進(jìn)測試信號414。輸出422和點(diǎn)對點(diǎn)信 號424中的一個或兩個可用來確定一個或多個性能參數(shù)。性能參數(shù) 的實(shí)例包括晶體管開關(guān)速度、電路定時、以及PSTS內(nèi)晶體管和開 關(guān)的轉(zhuǎn)換速度。由于PSTS 410的結(jié)構(gòu),從輸出422和點(diǎn)對點(diǎn)信號 424所解釋的性能參數(shù)直接取決于特定的與制造特征相關(guān)的屬性。 例如,電^各元件可用來確定高密度區(qū)中的晶片上有多少附帶電阻 (例如,來自金屬沉積的污物)產(chǎn)生。因此,電路元件的輸出還會 受到'J 、數(shù)量有害電阻的影響。
PSTS 410的輸出422和附帶信號424用來獲得或7>式化評估信 息432,用于評估晶片或晶粒的制造。例如,假如輸出422取決于
特定制造過程結(jié)果的物理屬性,那么可確定芯片內(nèi)多個輸出值和特 定制造步驟之間的相關(guān)性。這種相關(guān)性要求確定輸出的變化或?qū)⑤?出的離散值與期望的或已知的值相比較。輸出的變化可用于確定過 程變化或者偏移。如下詳細(xì)描述的,多個電路和結(jié)構(gòu)可用于PSTS410。 一類特定 的PSTS結(jié)構(gòu)可以對應(yīng)于具有通用i殳計(jì)的PSTS結(jié)構(gòu)。其他變化可 以用于制定一類PSTS結(jié)構(gòu)。例如, 一類PSTS結(jié)構(gòu)相當(dāng)于組裝所 有的設(shè)置,或者是一個特定的制造步驟、過程或結(jié)果。多組PSTS 結(jié)構(gòu)分布于一個晶片上和晶片中晶粒的內(nèi)部,尤其是晶粒的有源 區(qū)。 一個特定組內(nèi)的幾個PSTS結(jié)構(gòu)用于晶粒的有源區(qū)內(nèi)。
圖5示出了 一種用于使用測試結(jié)構(gòu)獲得有關(guān)芯片或晶片制造信 息的方法。該信息可以纟皮用于確定特定的制造步-驟或順序是否正尋皮 執(zhí)行,并提供所期望的結(jié)果。
步驟510提供了用于測試結(jié)構(gòu)的位置被識別。這些位置可以可 以對應(yīng)于晶片上、晶粒上和晶粒的有源區(qū)內(nèi)的離散位置中的位置, 以及也可以被放置在用于比較電測試結(jié)構(gòu)的劃線內(nèi),其中電測試結(jié) 構(gòu)通常用于在線電接觸測試。才艮據(jù)測試結(jié)構(gòu)和需要,多個測試結(jié)構(gòu) 可以分布在單一晶4立上。
步驟520提供了晶片制造的初始化。這包括加工的性能,例如 光刻或蝕刻。在第一層金屬(經(jīng)常是一種金屬)沉積之后,電導(dǎo)率 一皮建立以允i午測i式結(jié)構(gòu)祐j敫厲力和測_汰。
在步驟530中,選擇的測試結(jié)構(gòu)在特定制造中可以被激活。因 此,可以分布在不同的制造步驟中一皮選4奪激活的測試結(jié)構(gòu)。以該方 式,測試結(jié)構(gòu)就可在制造完成前和某個步驟、順序或過程重復(fù)之前 來分析某個過程。因此,舉例來說,如果第一步金屬沉積產(chǎn)生影響 晶片上 一 些晶粒的i艮瘋, 一 些觀'J試結(jié)構(gòu)可以#皮激活以確定第 一 而不 是第二金屬層中存在的問題。
在步驟540,激活的測試結(jié)構(gòu)的電活性一皮;險(xiǎn)測和解釋。在一個 實(shí)施例中,電活性相當(dāng)于性能參數(shù),例如單個棚-極或作為整體的結(jié)
30構(gòu)的開關(guān)特性(例如,時間延遲、轉(zhuǎn)換速度或巡回時間)。特定的 晶體管和柵極可以被觀測,或作為整體的結(jié)構(gòu)的輸出可以被J險(xiǎn)測或 測量。
步驟550中,用于評估晶片制造中的一個或多個步驟或過程的 信息從測試結(jié)構(gòu)的電活性獲得。評估信息可能有多種形式。例如, 信息可以是在包括多個晶片制造的期間統(tǒng)計(jì)并公式化的。可選地,
這些〗言息可以;陂立即應(yīng)用。例如,在特定測試結(jié)構(gòu)的ilr出不在可^妻 受范圍的情況下,制造可以被停止或?qū)罄m(xù)晶片進(jìn)行調(diào)節(jié)。無論如 何,評估信息可以用于對特定制造過程、步驟或順序的調(diào)整和修正。
才艮據(jù)在此描述的實(shí)施例,測試結(jié)構(gòu)由電激活開關(guān)結(jié)構(gòu)和其他裝 置組成。在一定的條件下,測試結(jié)構(gòu)可以展示電活性,并且電活性 的測量可以與關(guān)于芯片、晶粒或晶片的信息相關(guān)聯(lián)。特別地,電活 性可以被測量并且常?;谝粋€規(guī)則被使用,該規(guī)則是上述電激活 開關(guān)結(jié)構(gòu)與開關(guān)元件的"i殳計(jì)過程中的離散加工元件的變化有關(guān)。電 活性可以作為到合計(jì)PSTS的輸出422被測量,或者為PSTS的每 個元件點(diǎn)對點(diǎn)地一皮測量。
在一個實(shí)施例中,測試結(jié)構(gòu)可以被開發(fā)為放大柵極長度的影 響,但減小其他制造步驟的影響。在柵極長度變化的實(shí)例中,隨著 柵極長度的增加,延時增加,公式(2)簡化為,
以及從該開關(guān)電路測量得到的變化△ P ,與和柵極長度相關(guān)的過程 變^f匕AL成比例。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于PSTS如何被開發(fā)和使 用的更詳細(xì)的方法。對于鄉(xiāng)合定的制造類(例如MOS, CMOS, Bipolar,BiCMOS等等),步驟610提供了^皮選擇和/或"i殳計(jì)的簡單的標(biāo)準(zhǔn)部 件電路元件。圖7A示出了用于CMOS技術(shù)的合適的標(biāo)準(zhǔn)部件電路 元件的方面,指示溝道寬度(W)和長度(L)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)該明白,簡單的元件也可以為其他制造過程定義。該方面可以包 括(i) 一個或多個柵極702 (由用于CMOS的n型和p型晶體管 制成),可以從不同的維度進(jìn)行操縱(例如長度或?qū)挾?,(ii)關(guān)聯(lián) 的串耳關(guān)電阻(R) 706和電容(C) 708, (iii)才示準(zhǔn)部ff 709的可調(diào) 負(fù)載,或輸出端,它們可以被看成是來自或到測量鏈中下一器件的 輸入。 一類合適的部件電路是CMOS反相器鏈,如圖7B所示,其 示出了在基本標(biāo)準(zhǔn)部件電路中的CMOS反相器的使用。
圖7B示出了 PSTS,其包括可以與與其相關(guān)的功率/激勵和輸 出焊墊(焊盤) 一起形成在晶粒的有源區(qū)上,并被設(shè)置為進(jìn)行延時 測量,延時測量對制造步驟的屬性和結(jié)果敏感。PSTS可以包括在 如圖7B所示的實(shí)現(xiàn)中的具有兩個或多個串聯(lián)連接的反相器的電路 元件710,其是CMOS開關(guān)元件。在實(shí)施例中,每個反相器712包 括一對互補(bǔ)CMOS晶體管。更具體地,每個反相器712包括P溝道 型晶體管(PMOS ) 722和n溝道型晶體管(NMOS ) 724。在每個 反相器712中,NMOS晶體管724與PMOS晶體管722將它們各自 的4冊極連4妄在一起作為輸入,以及漏才及連4妾在一起作為輸出。PMOS 晶體管722的源極連接到正向電源電壓,NMOS晶體管724的源極 連接到反向電源電壓。PMOS晶體管722的襯底正向偏壓(特別在 正向電源電壓),而NMOS晶體管724的^H"底4妄觸反向偏壓(特別 在反向電源電壓時)。技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)在提供較小的電壓時操作電 路(參閱U.S.專利號5,936,477 ^>開了用于低電源電壓的Forward Biased Source-Tab Junction )。
圖7B所示的電路元件是在上形成的可以被操作以展示涉及晶 片的制造步驟或順序的屬性的電活性的結(jié)構(gòu)的實(shí)例。此外, 一系列 的反相器可以被設(shè)置或結(jié)合在較大結(jié)構(gòu)中以構(gòu)建過程-敏感結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)可以提供指示性能參數(shù)的輸出。在所示的實(shí)施例中,該性 能參數(shù)可以是結(jié)構(gòu)的輸入與輸出之間的延時,或是該結(jié)構(gòu)中晶體管 開關(guān)速度的一些其他的標(biāo)志。例如,如果人為地通過制造步驟或順
序來物理改變該結(jié)構(gòu)中的一些反向器712的晶體管722, 724的開 關(guān)速度,則可以將該結(jié)構(gòu);故在不同的位置和/或不同的開關(guān)環(huán)境,使 得這樣兩個結(jié)構(gòu)之間的延時的不同表現(xiàn)出晶片制造中的加工偏差。
在實(shí)施例中,PSTS可以包括三個基本階4殳輸入IC沖711,測 試階段713和輸出緩沖715。測試階段713含括可操作的電路元件。 輸入緩沖711和輸出纟爰沖715通過控制功率輸入來控制測試階段 713的晶體管的導(dǎo)通速度。 一旦將功率提供給測試結(jié)構(gòu),測試階段 713的晶體管顯現(xiàn)出設(shè)計(jì)基線和放大特性,這些特性與其正在測量 的制造步驟或順序的結(jié)果有關(guān)。在實(shí)施例中,對于下面描述的測試 結(jié)構(gòu),輸入和輸出IC沖711, 715是相同的。
在步驟615中,選擇了制造步驟或順序的屬性。該屬性與特定 性能參數(shù)有關(guān),其中該性能參數(shù)是可以從測試結(jié)構(gòu)的電活性測量 的。
步驟620中提供一個或多個測試電路模塊形成的類,其中在至 少一些類中的測試電路模塊被設(shè)計(jì)用于提供性能參數(shù)值,該參數(shù)值 被放大用以說明其如何與所選擇的制造步驟或順序的存在相關(guān)。特 別地,在特別的類中的每個測試電路模塊的性能參數(shù)測量中的變化 表現(xiàn)出在相應(yīng)的制造屬性中的變化。在一個實(shí)施例中,將類中每個 測試電路模塊的性能參數(shù)的測量的變化與來自基線結(jié)構(gòu)類的相同 測量的相似變化相比較(見步驟635 )。選擇各個模塊的物理設(shè)計(jì),
數(shù)。器件-電路分析程序,例如不同版本的Spice或Spectre或平穩(wěn) 凄史值才莫擬方法,可以:被用于實(shí)現(xiàn)這些。步驟625提供了 ,在不同的測試模塊類中的開關(guān)元件布置在測 量地形內(nèi),使得開關(guān)元件在晶片處理過程中月l從測試。測量地形怎 樣被應(yīng)用的例子包括用于頻率和相移的基于延遲的測量。在圖7C 中, 一個或多個延遲敏感元件731被放置在一 系列反相器734之間 或嵌入在其內(nèi)部,并經(jīng)受控制730,或觸發(fā),然后經(jīng)過反々貴740連 接回其本身,形成了環(huán)形振蕩器(RO)。在圖7D中,增加了參考 輸出750以指示相移產(chǎn)生基于相位的反相電路。延遲-敏感元件731 對應(yīng)于圖7A所示的可以^皮l喿作的結(jié)構(gòu)。完整的測-試結(jié)構(gòu)可以包4舌 在測量地形中放置的測試模塊??梢酝ㄟ^各個的性能參數(shù)的測量被 評估(例如基于延遲的測量)的制造-相關(guān)屬性的類,包括Lw、互 連電阻和電容、柵極電容,漏泄和其他性能參數(shù)。在一個實(shí)施例中, 為在相同位置的不同放大的敏感性設(shè)計(jì)的單獨(dú)的PSTS,或具有一 個特定4丈感度的相同的PSTS,或上述兩種情況的結(jié)合可以通過晶 ?;蚓环稚?,并且設(shè)計(jì)有每個位置或敏感度類或兩者的不同的 輸出"標(biāo)志,,(如,頻率或相移),以及因此可以被同時卻分別地被 檢測。在該實(shí)施例中,探針板包括與晶片上預(yù)定位置匹配的檢測器 和激勵,它可以#皮用來同時#笨測晶片上的晶粒,并增加通過量。
可以構(gòu)建一類測試結(jié)構(gòu),用于單獨(dú)制造屬性和基線。為每個加 工步-驟或多個步-驟建立PSTS或多組PSTS的過禾呈凈皮重復(fù),直到所 有期望的加工步驟被包括。
在步驟635中,形成了結(jié)構(gòu)的基線類。在實(shí)施例中,基線類由 與一個或多個測試結(jié)構(gòu)類相同的模塊構(gòu)成。這些基線結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為 或者對PSTS的放大的加工步驟的靈敏度不敏感,或者被設(shè)計(jì)為當(dāng) 與具有放大的敏感性的PSTS共處一個位置時,兩結(jié)構(gòu)的結(jié)果的差 異對加工步驟具有放大的敏感性。當(dāng)結(jié)構(gòu)的基線類不必要時,這種 測試結(jié)構(gòu)的使用比較有益。
34步驟640提供了 ,每個包括基線PSTS的PSTS類分布在晶粒 內(nèi)。在步驟645中,電活性的測量通過每個測試元件進(jìn)行。如圖7C 和7D所示,電活性的實(shí)例包括器件性能測量(例如頻率和相移), 其指示過一呈每丈感結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。電活性可以包4舌每個PSTS怎才羊處理 和輸出測試信號,以及PSTS的單個元件怎樣執(zhí)行(例如,單個柵 極開關(guān)的定時和轉(zhuǎn)換速度以及形狀)。如在本文中其他地方提及的, 電活性的類可以包括電活性輸出信號和光子信號。光電子信號可以 從由測試結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的光子信號中被;險(xiǎn)測并分解。此外,結(jié)構(gòu)可以^皮 設(shè)計(jì)為電活性產(chǎn)生到達(dá)檢測襯墊的電磁和/或光電子信號(例如圖 11所示的元件130)。此外,結(jié)構(gòu)可以^皮:沒計(jì)為允"i午電子束和離子 束技術(shù)檢測在檢測襯墊呈現(xiàn)的電活性。
在步驟650中,分析了在步驟645測量的變化。分析可以是在 特殊類中的PSTS之間,或在PSTS的類(單獨(dú)或成組)之間,或 彼此比較,或非PSTS裝置的"簡單"速度測量,或非敏感結(jié)構(gòu)。 特別地,每個PSTS類都可以與PSTS的基線類相比較,以確定變 化是在特殊類中還是超過與基線變化測量有關(guān)的指定的變化。
圖8是圖6中描述的方法如何被執(zhí)行的典型實(shí)例。圖8示出了 包括基線PSTS (由標(biāo)號802表示的輸出)的分布在芯片810的不 同的位置812上的PSTS集,其通過物理上與;f皮此的緊鄰以及功率、 信號和檢測電路及焊墊協(xié)同定位并位于其中。假設(shè)基線PSTS包括 與用于一個或多個PSTS類的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)組件的開關(guān)元件相似的開關(guān) 元件。參考圖8, PSTS集可能包括不同的PSTS類,其中每個PSTS 類對一個或一組過程參數(shù)每丈感。由于在每個位置,其布置接近,所 有結(jié)構(gòu)集合都將經(jīng)歷相同的處理變化,這些變化由局部圖樣密度的 變化和/或其他局部加工條件控制。加工過程中,控制結(jié)構(gòu)的測量將 確定局部處理變化對該結(jié)構(gòu)的影響,并且被用于標(biāo)準(zhǔn)化和一交準(zhǔn)相對 于其他過程和/或位置敏感測量的數(shù)據(jù)點(diǎn),以及其各個測量變化將被 比較和計(jì)算作為其指示。變化將依次證明自身在鄰近控制結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的PSTS中。局部處理變化導(dǎo)致對開關(guān)電if各器件的物理尺寸、或 器件的參雜、或兩者的變化。這些變化依次影響PSTS的測量的性 能相關(guān)參數(shù)(例如,頻率或相位響應(yīng))。在一個實(shí)施例中,基線結(jié) 構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的電測量比專交對與過程變化最相關(guān)的 一 個制造特性 的隔離有利,因?yàn)橹挥袑^程變化每文感的開關(guān)電路將表現(xiàn)出其性能 參數(shù)中的顯著變化。這就允許一組測量在柵極才莫塊問題(Leff)和互 連電阻中基線標(biāo)準(zhǔn)變化引起的互連凹陷之間區(qū)分、辨別。先前的技 術(shù)致力于在物理上接近芯片i殳計(jì)部分中》丈置不同的測試結(jié)構(gòu),以才莫 擬局部過程加載。相反,測試結(jié)構(gòu),與用于功率產(chǎn)生和調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu) 相鄰,并且信號4全測輩布置在4皮此相鄰的位置,以及共同定位在芯 片的有源區(qū)內(nèi)部和圖才羊密度波動區(qū)附近。
圖9A示出了測試階段電路元件920,其可以與其相關(guān)聯(lián)的緩 沖器,功率Z激勵和輸出焊墊以及電路一起形成在晶粒的有源區(qū),并 且為了產(chǎn)生關(guān)于基線電路或關(guān)于彼此的時延或相移,以放大p摻雜 或n摻雜柵極長度(分別為Lp, Ln)910, 912對電路920的整體響 應(yīng)的影響。這可以通過才艮據(jù)圖7A所示的原則, -修改開關(guān)元件、串 聯(lián)電阻(R)和串聯(lián)電容(C)來實(shí)現(xiàn)。此外,通過特別將Lp和U 設(shè)計(jì)為最小允許、近似最小或次最小柵極長度,而同時保持p摻雜 和n^參雜4冊極寬度(分別為Wp, Wn)為專交大值。為了^f吏由局部圖 樣密度引起的變化具有相同的尺寸變化,AL=AW,因此,變化是 整個柵極長度大于整個柵極寬度的部分或AL/L〉 AW/W。這些器 件頻率或相位的測量變化將依次對柵極長度高度敏感。相同的互連 元件920嵌套在電有源區(qū)或無源元件924中,以復(fù)制(模擬)局部 電路設(shè)計(jì)圖樣密度。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)可的,對溝道長度的 壽文感的單獨(dú)的n器件或p器件可以通過Lp或Ln實(shí)現(xiàn),其中Lp或Ln
被設(shè)計(jì)為放大Leff對電路速度性能的影響。
圖9B示出了測試階段電路元件930,其可以與其相關(guān)聯(lián)的緩 沖器,功率/激勵和輸出焊墊以及電路一起形成在晶粒的有源區(qū)上,并且為了產(chǎn)生時延或相移測量的目的,以放大互連電阻對電路的整
體響應(yīng)的影響。這可以通過特別修改互連934的長度實(shí)現(xiàn),使得由 局部圖樣密度感應(yīng)變化或厚度變化^ 1起的尺寸變化,將對這些器件 的頻率或相位的測量變化產(chǎn)生影響。修改互連,使它的寬度保持在 最小尺寸,并且選擇長度以構(gòu)造出足夠大的串聯(lián)電阻以能夠從圖9B 中相鄰的反相器中,分辨出集合結(jié)構(gòu)930的時間延遲,以及這樣在 厚度和寬度上的局部變化將對元件930的延遲比對圖9B中的相鄰 元件產(chǎn)生更大的影響。梳齒特性936與互連934相鄰而不是電連接 將確保PSTS不會改變并影響其附近的圖樣密度。上述器件可以放 置在一個或多個互連等級內(nèi),用來隔離來自于不同互連等級的互連 電阻的影響。
圖9C示出了在晶粒的有源區(qū)上,與與其相關(guān)的緩沖器、功率 和檢測元件及電路一起形成的電路元件940,并被設(shè)置為產(chǎn)生時延 或相移測量的目的,以;汶大互連電容只寸電^各的全部性能響應(yīng)的影 響。這可以通過特別修改互連944的長度來實(shí)現(xiàn),這樣RC對集成 電^各元件940延時的貢獻(xiàn)可以與圖9C中相鄰元件分開。因此局部 圖樣密度感應(yīng)變化或膜厚變化引起的線到線的尺寸變化對元件940 的頻率或相位輸出測量的變化影響大于對圖9C中其他的元件。鄰 進(jìn)而不與互連946電連接的附加特性946將確保PSTS不會改變其 附近的圖樣密度。上述器件可以放置在一個或多個互連等級中,用
來自圖9A, 9B和9C中示出的器件的測量補(bǔ)充將會描述整體 和單獨(dú)的物理改變標(biāo)志,這些標(biāo)志提供了用于控制用于臨界的相鄰 器件的互連處理的控制的重大信息,該相鄰器件用于芯片內(nèi)的時間 分配,時鐘脈沖相位差,以及任何互連結(jié)構(gòu)的其他性能影響。
圖9D示出了在晶粒的有源區(qū)上,與與其相關(guān)的緩沖器、功率/ 激勵和輸出焊墊以及電^各一起形成的電^各元件950、 960、 970,并被設(shè)置為產(chǎn)生時延或相移測量的目的,以放大柵極電容對電路的全 部定時響應(yīng)的影響。這可以通過在已知的面積增量范圍內(nèi),有目的
地<奮改器件組的柵極的面積(L x W) 952, 954和956來實(shí)現(xiàn)。每
一增加量都將影響這些具有不同面積對周長值的器件的頻率或相 ^立的測量變化,這與柵4及力莫堆變化(面積)對4冊4及周長區(qū)域(源-漏注入和光/蝕刻)有關(guān)。其他器件與電路元件920類似,相鄰而不 電連接圖9D中的器件,如圖9A, 9B和9C所示,將確保PSTS圖 樣密度與它周圍的有源器件的器件密度類似。
圖9E示出了在晶粒的有源區(qū)上,與與其相關(guān)的緩沖器、功率/ 激勵和輸出焊墊以及電路一起形成的電路元件980和990,并被設(shè) 置為產(chǎn)生時延或相移測量的目的,以放大柵極電容對電路的全部響 應(yīng)的影響。選擇標(biāo)號為982和984的器件,使器件分別具有與電路 元件960和970相同的性能。比較圖9D和9E中器件之間的頻率或 相位延遲結(jié)果,分離蝕刻的邊界效應(yīng)(圖9E)和源-漏擴(kuò)展電容(圖 9D)。其他器件與電^各元件920類似,鄰近而不電連4妄圖9B中的器 件,如圖9A, 9B和9C所示,它們將確保PSTS圖樣密度與它周圍 的有源器件的器件密度相似。用于這些器件的變化的源也可以包括 柵極絕緣材料中存在雜質(zhì),柵電極摻雜隔離等等。
圖10示出了在晶粒的有源區(qū)上,與與其相關(guān)的緩沖器、功率/ 激勵和輸出焊墊以及電^各一起形成的PSTA,并纟皮i殳置為產(chǎn)生時延 或相移測量的目的,以放大和關(guān)聯(lián)臨界尺寸掃描電子顯微鏡 (CD-SEM測量法)與電臨界尺寸(CD )測量之間的偏差。CD-SEM 測量法通常與劃線中的電有源裝置相關(guān)以確^呆用于CD的"良好" 的力o工窗口 _即CD滿足電處理4示準(zhǔn),在加工過考呈中^皮確定。由于 CD-SEM對源漏擴(kuò)展注入的電效應(yīng),或溝道4參雜特性不壽丈感,所以 只是例行公事地執(zhí)行該相關(guān),以確定與測量的物理CD等同的電CD 在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。如圖所示的結(jié)構(gòu)可以測量開關(guān)電^各元件之間的信號 延遲,以及CD SEM可以測量用于在定時結(jié)構(gòu)的附近內(nèi)的3蟲立且密
38集的結(jié)構(gòu)的CD變化。來自兩者的數(shù)據(jù)都被用于確定光刻和蝕刻處 理窗口。在圖10中,創(chuàng)建了器件的隔離區(qū)1010與器件密集封裝區(qū) 1050。設(shè)計(jì)了重復(fù)電路元件1030,使得元件1040的柵極長度1042 在幾^可上與隔離線1020相同。類似地,密集線1060與密集封裝區(qū) 域中的器件1080的4冊才及長度1082,具有相同的i殳計(jì)。隔離區(qū)域1010 與密集區(qū)i或1050的電測量,以及隔離線1020與4冊4及長度1042的 CD-SEM測量,連同密集線1060與柵極長度1082,用來建立物理 柵極長度(L)與電柵極長度(Leff)的相關(guān)性。當(dāng)測量的頻率變化 或相位變化與CD-SEM結(jié)果相比較時,可以直接確定偏差。
根據(jù)另一實(shí)施例,反相器鏈(見圖7B)被設(shè)置為部分測試結(jié) 構(gòu),以測量n溝道和p溝道器件開關(guān)速度,以及當(dāng)該《連以產(chǎn)品加工 原始設(shè)計(jì)的時鐘脈沖速度被提供功率和激勵時,與整個鏈相關(guān)聯(lián)的 全部時延。這些結(jié)構(gòu)的》文置與測量,以及與它們相關(guān)if關(guān)的功率/激勵 和^t據(jù)收集電^^,和有源區(qū)芯片區(qū)內(nèi)的襯墊(見圖8)因此允許對 這些結(jié)構(gòu)的內(nèi)置芯片變化進(jìn)行評估。這些結(jié)構(gòu)在芯片有源區(qū)中的布 置,也可以在金屬噴鍍的第一等級上提供一個簡單收獲率篩,用來 隔離落在期望的性能規(guī)格以外(例如,速度較慢)的晶片,使其不 再繼續(xù)制造過程。
在另一實(shí)施例中,測試結(jié)構(gòu)的簡單反相器鏈(類似于圖7B) 可以4皮i殳計(jì)為^f吏4尋一漣中的多個元4牛具有對過禾呈波動每丈感的i殳計(jì)缺: 陷。例如,可以在柵極帶狀區(qū)域添加額外的襯線,使其更可能"浮 渣",削弱固有的蝕刻特性并導(dǎo)致柵極帶和相鄰金屬帶之間的細(xì)縫 變短。在晶粒(芯片)的有源區(qū)內(nèi)這些結(jié)構(gòu)的放置與測量,分段固 定光刻散焦步驟和過去已知的最佳焦點(diǎn),將因此允許內(nèi)置芯片的變 4匕的評估,這些變^:傾向于^皮減小,并允"i午重新調(diào)整和糾正光刻最 佳焦點(diǎn)設(shè)置,以及補(bǔ)償相應(yīng)于由于局部圖樣變化引起的對"浮渣" 的敏感性的過程蝕刻變化。更進(jìn)一步的,另一個實(shí)施例提供了,構(gòu)建測試結(jié)構(gòu)的簡單的反 相器鏈,使得電路速度在器件處理失常與互連處理之間被隔離。這 些電路將被設(shè)計(jì)為添加固定數(shù)量的互連電容,這些電容具有典型的 分布長度。金屬1沉積測量可以提供電路速度的內(nèi)置芯片的變化測 量。由于在此披露的發(fā)明技術(shù)是非接觸,非入侵,而只需要瞄準(zhǔn)線
就可以實(shí)現(xiàn)的測量,在金屬2或金屬3沉積上的相同結(jié)構(gòu)或在任意 向上的金屬等級,包括最末金屬上的沉積的后續(xù)測量,將允許對內(nèi) 置芯片中由在金屬1之后引起的互連RC延遲引起的芯片內(nèi)變化與 在金屬2、金屬2等上的任何數(shù)量的過程和/或設(shè)計(jì)問題隔離。在其 他優(yōu)點(diǎn)中,這樣的設(shè)計(jì)聚焦在不在期望測量公差范圍內(nèi)的金屬互連 順序上產(chǎn)生工禾呈資源。 一旦金屬互連處理#皮^修改,類4以的測量可以 確定過禾呈"混合法"的作用。
在另一實(shí)例中,可以在已有的成熟芯片中添加高l及客戶i殳計(jì)的 電路子集。在芯片區(qū)域的有源區(qū)內(nèi),布置與測量這些結(jié)構(gòu),將因此 允許在局部圖樣變化中評估這些新電^各的芯片內(nèi)變化。這種結(jié)構(gòu)的 布置也在鍍金屬的第 一等級提供了 一個快速產(chǎn)出量篩,以隔離比期 望電路慢和快的電路,產(chǎn)生快速反饋給設(shè)計(jì)者,以在將該設(shè)計(jì)投入 大量生產(chǎn)之前,對電路進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。
本發(fā)明的實(shí)施例計(jì)劃各種其他的電路設(shè)計(jì)作為測試結(jié)構(gòu)使用。 在其他的優(yōu)點(diǎn)中,在此描述的實(shí)施例可以容易地適應(yīng)如今已知的被 制造的n溝道和p溝道器件,以及在未來的制造過程中被考慮的更 復(fù)雜的器件。
可以使用各種基于計(jì)算機(jī)的電路和本行業(yè)技術(shù)人員已知的物 理設(shè)計(jì)和分析工具,對上述的專用測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣的i殳計(jì) 工具的實(shí)例由力。州的斯坦福大學(xué)的綜合系統(tǒng)中心開發(fā)的 "PROPHET"。由于PROPHET和類似的"i殳計(jì)工具可以預(yù)測用于不同過程參數(shù)值的電路特性,結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以被優(yōu)化以提供僅對選擇 的過程參數(shù)的敏感性而不對其他參數(shù)敏感。
才艮據(jù)圖8所示的測試結(jié)構(gòu)及與其相關(guān)的功率/激勵和才企測電路 以及襯墊在晶片或芯片上的布置是一種可選擇的設(shè)計(jì)。根據(jù)一個實(shí) 施例,這樣的結(jié)構(gòu)沿主對角線布置在產(chǎn)品芯片內(nèi)部??蛇x地,結(jié)構(gòu) 可以按多米諾圖樣布置,例如,包括芯片的左上,右上,中心,左 下和右下區(qū)域。可選地,例如,在樣t處理器(MPU),中央處理單 元(CPU)和ASIC裝置中,測試結(jié)構(gòu)可以靠近邊界布置在邏輯核 心,或SRAM模塊等的內(nèi)部。需要注意的是,芯片上測試結(jié)構(gòu)的精 確位置對于本發(fā)明不是必要的。其他適當(dāng)?shù)奈恢眠x4奪也是可以的, 包括晶片上未使用的部分、專用測試芯片、劃線區(qū)以及在測試晶片 上。
用于測試結(jié)構(gòu)的芯片內(nèi)部功率和信號產(chǎn)生
有許多使用測試結(jié)構(gòu)對制造進(jìn)行評估的方法。為了在制造完成 之前4吏用測試結(jié)構(gòu),必須克服一定的困難。在這些困難中,測試結(jié) 構(gòu)需要在剩余芯片上的集成電路被完全形成之前被激活。此外,期 望對晶片上盡可能多的芯片進(jìn)行測試,而不毀壞或損害芯片。
在此描述的實(shí)施例提供了晶片上內(nèi)部的測試結(jié)構(gòu)。測試結(jié)構(gòu)被
信號以評估晶片的制造。為了發(fā)明的一個目的,以非破壞,非接觸 和 一 一 入侵方式將提供給測試結(jié)構(gòu)的晶粒內(nèi)激勵信號、要求的功率和
測試/觸發(fā)信號提供給芯片。此外,在傳導(dǎo)材料沉積在晶片上之后(例 如,局部連接或金屬1之后),測試結(jié)構(gòu)可以在任意點(diǎn)被激活。因 此, 一個實(shí)施例表明測試結(jié)構(gòu)分散到許多(如果不是全部)位于 晶片上的(包括劃線器和晶片或測試芯片的未使用區(qū)域)芯片,并 且測試結(jié)構(gòu)可以:故觸發(fā),激勵或在不同的制造(在線)階,殳;f皮激活。每個測試結(jié)構(gòu)都可以重復(fù)4吏用,而不會影響芯片的后續(xù)4吏用,也不 會造成制造的力口工過程流的中斷。以這種方式4吏用和測試測試結(jié) 構(gòu),可以確定關(guān)于如何控制和/或改進(jìn)制造的有價值的信息,特別是 在芯片/晶粒的有源區(qū)內(nèi)。這種信息可能是在晶片上(例如晶片的角 落),晶?;蛱囟ㄐ酒蚓壣暇哂袇^(qū)域特性,所以可以應(yīng)用 于形成在同一晶片上的多個芯片,并能進(jìn)行晶片到晶片,組到組的 進(jìn)一步比較。而且,根據(jù)前面對其他實(shí)施例的描述,測試結(jié)構(gòu)可以
:故專有化以提供關(guān)于處理變化和/或一個或多個晶片制造步驟的信 自、
圖11是典型的方塊框,示出了部分被制造晶片晶粒的組裝區(qū) 的示意圖,包括晶粒內(nèi)部區(qū)域,具有可以測量與制造的處理步驟或 處理步驟順序相關(guān)的性能參數(shù),或用于性能相關(guān)(例如速度)地監(jiān) 一見晶粒或晶片內(nèi)的相同區(qū)域的測試結(jié)構(gòu)。測試結(jié)構(gòu)可以在一個或多 個制造步驟中被使用以評估晶片的制造。在如圖11所示的實(shí)施例
中,測試結(jié)構(gòu)1120,功率接收器1112,測試/觸發(fā)接收器1110和檢 測襯墊1130可以協(xié)同定位在芯片1102內(nèi),并且可以凈皮重復(fù)測試并 不被損壞。此外,芯片1102可以在完成制造過程或部分完成的狀 態(tài)下一皮測試。例如,才艮據(jù)圖11描述的實(shí)施例,測試結(jié)構(gòu)可以在晶 片制造的早期一皮激活并^皮測試,用來評估一個或多個初始制造過 程;然后在制造后期激活,用來評估后續(xù)的制造過程。 一旦制造完 成,測試結(jié)構(gòu)可以;故激勵/激活并被測試,以對芯片的全部制造和/ 或性能進(jìn)行評估。
才艮據(jù)實(shí)施例,芯片1102具有測試/觸發(fā)4妄收器1110、功率4妄收 器1112、 一個或多個測試結(jié)構(gòu)1120 (可能是不同類或設(shè)計(jì))和相應(yīng) 的才全測^)"塾1130。所有這些元件都可以形成在多于一個的用于晶并立 內(nèi)測量的位置中的晶粒的有源區(qū)上。功率接收器1112可以被激勵或 激發(fā),以為測試結(jié)構(gòu)1120產(chǎn)生功率信號。在實(shí)施例中,功率接收 器可以用 一個或多個光電二4及管制成。功率信號與測試/觸發(fā)信號的
42結(jié)合激活單獨(dú)的測試結(jié)構(gòu)。測試/觸發(fā)接收器1110可以被激勵或激 發(fā)以產(chǎn)生用于測試結(jié)構(gòu)1120的觸發(fā)信號。在實(shí)施例中,測試/觸發(fā) 4妄收器由一個或多個具有快速瞬時響應(yīng)的光電二級管組成。測試/ 觸發(fā)接收器1110和功率接收器1112均可以由外部能量源激勵或激 發(fā)。特別地,測試/觸發(fā)信號和功率信號可以激活測試結(jié)構(gòu)1120, 4吏其顯示可^r測的電活'l"生。電活'1"生包^", ^旦不限于J:匕熱電子感應(yīng) 光子的發(fā)射(可以被檢測,因?yàn)闀r間分解的光子發(fā)射是與有源結(jié)中 開關(guān)事件時間相關(guān)), 一個或多個電信號的輸出, 一個或多個電光 屬性的類中的時間相關(guān)變化(例如,電荷感應(yīng),電整流和/或電吸收), 和/或互連結(jié)合處的其〗也電活性。
為了不對芯片1102的可用性造成機(jī)械的或電的毀壞,損傷或 干4尤,以及防止或中斷制造過程流中更多的步艱i,實(shí)施例表明,有 源區(qū)協(xié)同定位的測試/觸發(fā)接收器1110和功率接收器1112通過少接 觸和非入侵的能量媒質(zhì)被激發(fā)。其他實(shí)施例中,測試結(jié)構(gòu)內(nèi)部晶粒 僅由功率信號激活。在任意情況下,通過協(xié)同定位(在相同晶粒的 相同有源區(qū)中)具有測試結(jié)構(gòu)的內(nèi)部芯片能量源(功率/測試)可以 完成測試結(jié)構(gòu)的激活。在圖11所示的實(shí)施例中,從晶片外部分離 出的能量源和觸發(fā)/測i式源(例如光束)可以用來激活測試/觸發(fā)4妾 收器1110與功率接收器1112。在一個實(shí)施例中,第一能量源1108 可以引導(dǎo)持續(xù)能量束進(jìn)入功率4妄收器1112,因此用于測試結(jié)構(gòu)1120 的結(jié)果功率信號是持續(xù)的。第二能量源1106可以引導(dǎo)時間(和/或 幅度)調(diào)制光束進(jìn)入測試/觸發(fā)接收器1110。調(diào)制的光束引起調(diào)制 測試信號纟皮豸餘入測試結(jié)構(gòu)1120。測試結(jié)構(gòu)1120的后續(xù)電活性可以 基于來自測試/觸發(fā)源1106的調(diào)制輸入。測試/觸發(fā)接收器1110可以 同功率接收器ui2同時被激活。根據(jù)一個實(shí)施例,第一能量源1106 是產(chǎn)生持續(xù)能量源作為功率的激光束,而第二能量源是產(chǎn)生脈動 (如,"fe時選通)調(diào)制光束的激光??蛇x地,相同的能量源1108可以4皮分割, 一部分用于功率4妄 收器1112,以及另一部分可以^皮調(diào)制并送往測試/觸發(fā)4妄收器1110。
由測試結(jié)構(gòu)1120被觸發(fā)引起的電活性,可以被測量作為性能
參數(shù)。例如開關(guān)速度,相位或信號延遲,或轉(zhuǎn)換速度。在一個實(shí)施
例中,開關(guān)速度可以被點(diǎn)對點(diǎn)測量(單獨(dú)的4冊極級),例如單個的
晶體管,還有測:試結(jié)構(gòu)1120上的端到端。測i式結(jié)構(gòu)1120可以;波專
用化,使得性能參數(shù)可以與特定制造步驟或順序的信息相關(guān),以及
更具體地,與為芯片或晶粒,晶片,或從一個晶片到另一個晶片的
步驟變化相關(guān)。評估信息可以包括對預(yù)測最終制造質(zhì)量有用的器件
速度的直接性能測量、和/或由某個制造步驟引起的解析過程變化的
信息,過程變化的信息包括特定過程的結(jié)果和過程如何被執(zhí)行的信 自
在一個實(shí)施例中, 一些纟皮觸發(fā)的測試結(jié)構(gòu)1120的電活性,可 以是光電子效應(yīng)形式的節(jié)點(diǎn)信號輸出。例如,器件開關(guān)的熱電子發(fā) 射的核心是無探針測量技術(shù),可以通過使用設(shè)計(jì)好的光子探測器 1142來應(yīng)用。在另一個例子中,其4也光電子步丈應(yīng),例如電荷感應(yīng)電 吸收和電整流,需要<吏用纟果針/#1測器1142。在另一實(shí)例中,電子 束探針/探測器可以用來探測點(diǎn)對點(diǎn)開關(guān)事件。
探測/觸發(fā)信號也可以用于為基于時間的測量提供 一 個重復(fù)性 的"定時邊緣",其中基于時間的測量能產(chǎn)生點(diǎn)對點(diǎn)信息,并且作 為測試向量,可以用于逐個點(diǎn)測量測試結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。分析每個點(diǎn)(基 本上在輸出點(diǎn)/^:測襯墊)的輸出信號,以確定測試結(jié)構(gòu)1120的內(nèi) 部電極、晶體管或其他節(jié)點(diǎn)是如何影響測試信號的。點(diǎn)對點(diǎn)輸出信 號可以反映在單個晶體管轉(zhuǎn)化或改變其狀態(tài)時的信息,也可以反映 有源電路對測試信號如4可在時間和形狀上點(diǎn)到點(diǎn)的改變和演化的 影響。因此,從晶體管和測試結(jié)構(gòu)其他組件輸出的節(jié)點(diǎn)信號提供關(guān) 于在特殊晶體管、棚-才及或測試結(jié)構(gòu)中的其他節(jié)點(diǎn)處如何處理測試信 號的信息。因?yàn)閬碜詥蝹€晶體管的電活性被觀測到,關(guān)于測試信號如何被處理的信息可以說是"節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)"的。在這個實(shí)施例中,測 試信號也可以用于提供基于時間的測量所需的定時"邊界"。同樣, 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員,測試向量可用于復(fù)雜的診斷/設(shè)計(jì)目的,以及
關(guān)于制造過程中晶片或晶粒的分析。這就是通常基于封裝執(zhí)行的任
務(wù)(加速4屯化和完全處理的晶粒)。
作為對電活性的節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)檢測的替換,使用測試結(jié)構(gòu)上的測試 /觸發(fā)向量的實(shí)施例可以從集合中測試結(jié)構(gòu)檢測電活性,這意味著電 活性反映出功率或測試信號如何在測試結(jié)構(gòu)的輸入與輸出端之間 發(fā)展(并且不是在測試結(jié)構(gòu)的單個柵極和節(jié)點(diǎn)處)。這種電活性可
以是集合信號豸lr出。為了以非無^妄觸和非石皮壞性的方式4全測AU僉測
結(jié)構(gòu)1120輸出的集合信號,可以使用4企測器襯墊1130。檢測器襯 墊1130可以將來自測試結(jié)構(gòu)1120的電輸出信號轉(zhuǎn)化為其他電活性, 其可以通過無^妻觸方法和々某質(zhì)來沖企測。跟所討論的一樣,電輸出信 號反映了在測試結(jié)構(gòu)的輸入與輸出級之間如何處理測試信號。
在實(shí)施例中,測試結(jié)構(gòu)/電路的總時延可在頻率上是明顯的,并 且才全測器襯墊1130與基于測試結(jié)構(gòu)1120的電信號的信號電萬茲(比 如電容性地或電感地)耦合。接收器1140可力文在4企測器襯墊1130 上面,以^r測和測量來自襯墊的信號。對于測試結(jié)構(gòu)1120的節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)檢測,適當(dāng)?shù)奶结?探測器1142結(jié)合可用來探查/檢測來自測試 結(jié)構(gòu)的單個柵極的信號。例如,激光探針和光檢測器,用于電子整 流或電吸附效應(yīng);或者具有適當(dāng)時間選通檢測器的電子束探針;或 者時間分辨檢測器,用于熱電子感應(yīng)的光子的無探針測量。
可以從輸出信號識別的信息為性能參數(shù)值提供確定類和/或范 圍。而且,測試結(jié)構(gòu)1120可以祐j殳計(jì)為,無i侖以基于時間的節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)的形式,還是集合的(輸入/輸出)延遲信號,其活性在晶片的 制造過程中對特殊制造步驟壽文感。正如在本申請中其他地方所4是到 的,性能參數(shù)值可以通過很多種方式分析,以評估晶片制造。例如,
45性能參數(shù)值的變化變化可能使用普通的測試結(jié)構(gòu)被限定,該測試結(jié) 構(gòu)設(shè)置在一個晶粒的多個位置,或跨越晶片的很多晶粒和其他位 置。因?yàn)樾阅軈?shù)值可能依賴于測試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),所以一個實(shí)施例提 供,性能參數(shù)值識別關(guān)于特殊制造步驟或順序的信息,包括工藝偏差。
例如在圖11中所描述的實(shí)施例可能消除跟蹤行和其他機(jī)械探
測裝置的使用,其存在于到芯片1102的劃線中,用于提供檢測和/ 或功率信號和激勵。這種機(jī)械接觸的消除使得滿足由晶片形成單獨(dú)
的芯片在制造過程結(jié)束的時候被密封的關(guān)鍵和必需的要求。根據(jù)當(dāng) 前芯片設(shè)計(jì),密封要求芯片對潮濕和來自周圍環(huán)境的其他污染不敏 感,對于大多數(shù)(如果不是所有)半導(dǎo)體元件的要求。因此,正如 在圖11中所示方案可以識別或確定多種類的性能^f直和芯片1102或 其晶片上的大量位置,而不影響芯片1102的可用性。另外,方案 允許測試結(jié)構(gòu)1120在制造過程中的每次選擇步驟時被激活和觸發(fā)。 可以使用多類的大量測試結(jié)構(gòu)。同樣,在制造過程的不同階段,可 對晶片1102重復(fù)執(zhí)行測試。
觸發(fā)信號在晶粒內(nèi)產(chǎn)生時使用測試結(jié)構(gòu)的方法。參考圖ll的元素,
在步驟1210中,功率信號^皮包含在晶粒有源區(qū)內(nèi),并在制造 過程中或在其完成之后,施力口到測試結(jié)構(gòu)1120特殊4妾合點(diǎn)。
在步驟1220中,測試/觸發(fā)信號在芯片內(nèi)(有源區(qū)中)產(chǎn)生, 并施加到一個或多個測試結(jié)構(gòu)1120。測試/觸發(fā)信號可能由外部的 非接觸能源(如第一能源1106)產(chǎn)生,該能源給芯片上的指定區(qū)域 提供能量,并且使得該區(qū)域產(chǎn)生測試/觸發(fā)信號(或其等值量)。根 據(jù)實(shí)施例,將功率和測試/觸發(fā)信號施加到一個或多個測試結(jié)構(gòu),4吏得測試結(jié)構(gòu)活化為表現(xiàn)電活性。步驟1210可能與步駛《1210同時寺丸 行。特別地,功率和測試/觸發(fā)信號的應(yīng)用應(yīng)該是同時的。功率信號 可能與測試/觸發(fā)信號以相同方式產(chǎn)生,其中外部的非接觸能源可以 給芯片上的指定區(qū)域提供能量。參考圖11,被提供能量的芯片的指 定區(qū)域^j"應(yīng)于功率4妄收器1112。在一個實(shí)施例中,芯片1102上的 單一區(qū)i或在一個或多個測試階^殳,可能凈皮一次或多次用于該芯片上 的多個測i式結(jié)構(gòu)分配功率。
在步驟1230中,;險(xiǎn)測由^^皮激活的獨(dú)立測試結(jié)構(gòu)1120引起的電 活性。測試結(jié)構(gòu)(其自身可能對制造步驟敏感)的電活性的形式可 能是節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)輸出,集合信號,以及其組合。探測任何一種類的電 活性可能需要用到特殊設(shè)計(jì)的探針(如果需要)和相關(guān)的檢測器, 如在本申請中其他位置所描述的一樣。在集合的(輸入/輸出)信號 的實(shí)施例中,才全測襯墊1130的添加發(fā)射出信號,信號對應(yīng)一個或 多個測試結(jié)構(gòu)的集合輸出信號(包括測試結(jié)構(gòu)的單獨(dú)節(jié)點(diǎn))。正如 在別的地方所討論的,集合輸出信號可以被提供簽名,以識別對集 合信號有作用的測試結(jié)構(gòu)。
步驟1240提供已檢測到的電活性被解釋作為性能參數(shù)變化變 化,其與和生產(chǎn)量有關(guān)的質(zhì)量度量有關(guān),或與工藝順序中的工藝步 驟有關(guān)。性能參凄t的實(shí)例可能和以下這些有對應(yīng)關(guān)系(i)整體上 或在獨(dú)立的門電路中,測試結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換速度;(ii)關(guān)于對測試結(jié)構(gòu) 1120的專lr出信號與輸入信號如何不同的頻率或相位的延遲;以及 (iii)測量一個或多個晶體管的轉(zhuǎn)換速率和形狀(及時),或測量整 體上測試結(jié)構(gòu)的集合信號。
根據(jù)實(shí)施例,步驟1250提供,性能參數(shù)變化、或基線的變化 被分析,目的是為了使它們和一個或多個特殊的步驟、步驟的順序、 或在晶片制造中的工藝相關(guān)。在一個實(shí)施例中,性能參數(shù)值得變化 被確定,以識別工藝偏差。其他分析功能的例子包括執(zhí)行性能參數(shù)間的比較,其由在晶粒的不同位置或具有不同設(shè)計(jì)的單獨(dú)測試結(jié)構(gòu) 進(jìn)行的測量。這個分析可包括使性能參數(shù)值(或其變化)和特殊制 造特性相互關(guān)聯(lián),該特殊制造特性與在測試結(jié)構(gòu)被激活之前在制造 進(jìn)程中執(zhí)行的特殊工藝相關(guān)。
如所描述的方法可以在不影響或損壞芯片的前才是下實(shí)施。功率 和測試/觸發(fā)信號的使用,還有對來自測試結(jié)構(gòu)的信號的探測,可以 不影響密封(或鈍化)晶粒/晶片的需要而執(zhí)行,并且其可以在晶片 制造完成之后重復(fù)利用所有它的元件。
功率產(chǎn)生和調(diào)整
如圖11中所描述的測試結(jié)構(gòu)可能對于輸入信號的變化是敏感 的。特別地,提供給測試結(jié)構(gòu)的輸入功率的任何波動可能使測試結(jié) 構(gòu)的輸出放大或歪斜,造成對工藝偏差或制造特性起作用的輸出變 化不明顯。此外,因?yàn)樵谂c測試結(jié)構(gòu)配置的接收器端用來產(chǎn)生功率 信號的能源是在芯片的外部和分開的,將能量轉(zhuǎn)換為功率信號可能 具有不穩(wěn)定性和起伏。結(jié)果是由芯片外的能源產(chǎn)生的芯片內(nèi)的功率 信號可能需要適當(dāng)?shù)木彌_、調(diào)整(例如整流)和/或穩(wěn)定化。
圖13A示出用于調(diào)整由外部電源產(chǎn)生的輸入電壓的電路,該外 部電源可以與功率接收器、測試/觸發(fā)接收器、測試結(jié)構(gòu)和檢測襯墊 共同放在晶粒有源區(qū)中。電路1305包括光電二極管1304、調(diào)節(jié)器 1310、芯片內(nèi)參考電壓才幾制1316(用來^是供參考電壓)、和PSTS 1318
(如圖4中所述)。在所示的實(shí)施例中,外部電源是連續(xù)波(CW) 激光器1302,其將光射到光電二才及管1304上和參考電壓電^各1316
(如帶隙電壓參考)上。在可選實(shí)施例中,光電二極管1304以某 種才莫式4喿作,以調(diào)節(jié)和固定到PSTS 1318的電壓在一個窄范圍內(nèi)。 光電二極管1304產(chǎn)生電壓,其通過調(diào)節(jié)器1310來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定。在 外部電源是CW激光器1302的實(shí)施例中,調(diào)解器1310為PSTS 1318調(diào)節(jié)電壓,以4吏其電壓在窄寬和范圍內(nèi)。在外部電源進(jìn)4亍變動(如
月永沖幅度,時間,選通調(diào)制)的情況下,調(diào)節(jié)器1310也可以將輸 入電壓整流。調(diào)節(jié)器1310可包括比較器1312,其比較輸入給PSTS 1318的電壓電平和由能帶隙電壓參考1316l是供的參考電壓。比較 器1316的輸出可以^提供給調(diào)解器1310,以對到PSTS 1318的輸入 的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一個實(shí)施例中,調(diào)節(jié)器1310包括電壓倍增器 電路(諸如開關(guān)電容器倍壓器),用于包括電壓倍增器的調(diào)節(jié),用
于需要比由功率接收器產(chǎn)生的電壓更高的電壓的測試結(jié)構(gòu)。
PSTS 1318的靈敏度可能需要輸入電壓很穩(wěn)定,或在一個窄帶 的變化范圍內(nèi)。在由光電二極管1304提供的電壓超過帶的上限的 情況下,調(diào)節(jié)器1310可以降低到PSTS 1318的輸入線上的電壓。 當(dāng)?shù)絇STS 1318的輸入線上的電壓比帶的下限低的時候,調(diào)節(jié)器 1310可能斷開或在減少的容量中工作。它也可能增加到PSTS 1318 的輸入電壓??蛇x地,反饋機(jī)制可以發(fā)信號給激光器1302,以增加 傳遞給光電二極管1304的光量。下面提供如何調(diào)整電路1305以完 成反饋(包括不夠的電源)的方法。
圖13B中示出了電^各1325,用來調(diào)整由外部電源產(chǎn)生的輸入 電壓,同時允許到激光源1302的反饋,該激光源可以與功率接收 器、測試/觸發(fā)接收器、測試結(jié)構(gòu)和檢測襯墊共同放在晶粒有源區(qū)中。 電路1325可包括光電二極管1304、參考環(huán)形振蕩器1308、 PSTS 1318和反々貴才幾制1326。在實(shí)施例中,激光器1302將光射到光電二 極管1304上。在實(shí)際情況中,可能使用一系列光電二極管。環(huán)形 振蕩器1326提供了頻率輸出,其與來自光電二極管1304的電壓直 接相關(guān)且被其改變。特別地,環(huán)形振蕩器1308作為電壓控制的振 蕩器(VCO),其頻率一皮反^t機(jī)制1326所接收。 一個或一對電容襯 墊1328、 1329組合以將振蕩電壓轉(zhuǎn)換為反饋信號,以調(diào)制激光器 1302的輸出。當(dāng)由激光器1302產(chǎn)生的電壓比PSTS上帶高的時候, 環(huán)形振蕩器的輸出頻率將高出所預(yù)期的范圍,并且到激光器1302
49的反饋信號使激光器的輸出減小。當(dāng)由激光器1302產(chǎn)生的電壓低 于PSTS低帶時,環(huán)形振蕩器輸出頻率過低,并且反饋信號使激光 器1302增加它的功率。以這樣的方法,VCO 1308和反饋機(jī)制1326 的組合可以用來監(jiān)測和控制激光器1302,以在需要的情況下調(diào)整、 增加、和降〗氏功率。激光控制單元1332監(jiān)測和控制激光的定時和 功率輸出。調(diào)制器1331,如聲光和/或電光調(diào)制器用作調(diào)制定時和 激光的振幅輸出,并且還能夠用于噪聲抑制。
圖13C示出了電^各1345,用來調(diào)節(jié)由外部電源產(chǎn)生的l敘入電 壓,同時允許對激光源1302的反饋,該激光源可以與功率接收器、 測試/觸發(fā)接收器、測試結(jié)構(gòu)和檢測襯墊共同放在晶粒有源區(qū)中。電 路1345可能需要相當(dāng)?shù)偷墓β?相對于測試結(jié)構(gòu)、用于襯墊的輸 出緩沖電^各和驅(qū)動的功率需求)。電路1345包4舌光電二4及管1304、 電壓^咅增器1342,反々貴才幾制1326, PSTS 1318、和調(diào)節(jié)器1350。在 實(shí)施例中,使電壓倍增器使用交換電容器電荷泵。調(diào)節(jié)器1350可 包括帶隙電壓參考1352、比較器1354、脈沖寬度調(diào)制器1356、和 分3各調(diào)節(jié)器1358,如電壓抵消電路。在實(shí)施例中,圖13B和13C 中的激光器1302的輸出可以被激光功率控制器驅(qū)動,以調(diào)制其振 幅和/或選通(脈沖模式)功能。使用由激光器1302發(fā)出的激光可 以啟動來自光電二才及管1304的相當(dāng)小的電壓電平。電壓4咅增器1342 可以增加光電二極管1304的電壓,使得輸入電壓超過用于PSTS 1318正常工作的上限和下限電壓。輸出電壓的變化是由制造特殊差 別造成,而不由^T入信號電壓變化造成。比較器1354可以將在線 路上的電壓和有帶隙電壓參考1352的參考電壓進(jìn)行比較。如果超 過參考電壓,電壓抵消電路1358被觸發(fā)以排出電流。這可能和被 超過的每個電路的晶體管的閾值電平一致,因此引起各晶體管在不 同的(未接收)電平和時間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。每個電壓抵消電路1358可 以只排出排出的總電壓中的一部分。當(dāng)電壓抵消電路1358被轉(zhuǎn)換 時,電壓被提供給脈沖寬度調(diào)制器1358。脈沖寬度調(diào)制器1356調(diào)制過電壓。調(diào)制的過電壓4是供給反々赍機(jī)制1326。如圖13B中所描 述的,該調(diào)制的電壓信號用來增加或降低激光器1302。在激光器 1302產(chǎn)生出過多電壓的情況下,調(diào)制的電壓引起激光器1302降低 功率。在實(shí)施例中,當(dāng)激光器1302不能沖是供充足的功率時,脈沖 寬度調(diào)制器1356變得安靜。變得安靜的行為是到激光器1302以增 加其功率的輸入。當(dāng)激光器1302足夠增加/人光電二才及管1304 ^是供 的電壓時J永沖寬度調(diào)制器1356可以重新啟動。激光控制單元1332 監(jiān)視和控制激光的定時和功率輸出。調(diào)制器1331,如聲光和/或電 光調(diào)制器,用來調(diào)制定時和激光的"^展幅^T出,也可用于噪聲抑制。
如圖13C中所示實(shí)施例有很多好處。在這些好處中,相對低的 功率在緩沖用于PSTS 1318的輸入電壓中被消耗。此外,對激光器 1302的反饋指示激光器增加或降低功率,按照在一個或多個晶粒、 劃線區(qū)或晶片的其他位置上分布 一 個或多個測試結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和 可重復(fù)性所需要的。
多種沖支術(shù)可以;故用來產(chǎn)生和調(diào)節(jié)芯片內(nèi)的功率,以致能夠?qū)π?片上的測試結(jié)構(gòu)進(jìn)刊4喿作而不造成對芯片可用性的不利影響。根據(jù)
如圖13A、 13B和13C描述的實(shí)施例,芯片內(nèi)的功率發(fā)生器是通過 4吏用激光束來完成的,該激光束l是供激光源以激發(fā)或?yàn)槟芰拷邮找r 墊1304供給能量。CW功率信號可能發(fā)生。 一些或全部的芯片上的 測試結(jié)構(gòu)可能使用功率信號。在一個實(shí)施例中,功率信號的應(yīng)用和 其他的用于測試/觸發(fā)信號的能量束同時使用。用于一些或全部的在 芯片上的測試結(jié)構(gòu)的功率信號可以通過纟皮通電功率襯墊而產(chǎn)生。
可選功率發(fā)生
如在圖13A-13C中的實(shí)施例所述,和在本申請其他地方所描述 的實(shí)施例, 一個在芯片外部的用于在芯片內(nèi)部產(chǎn)生功率信號(以及可能是測試信號)的功率源是激光器,其將能量束射到光電二極管 或其他接收元件上。不過,可選的功率發(fā)生4幾制也是可以使用的。
圖14A和14B示出了實(shí)施例,其中熱電(或反向熱電,又稱 作賽貝克效應(yīng))機(jī)制與激光器或其他能源相耦合,目的是為了引起 片內(nèi)產(chǎn)生功率或測試信號,其可以與測試/觸發(fā)接收器,測試結(jié)構(gòu)和 檢測襯墊共同放在晶粒有源區(qū)中。圖14A是p-n (摻雜)結(jié)構(gòu)的頂 視圖,該結(jié)構(gòu)被修改使得將其"p"區(qū)域1402和"n"區(qū)域1410分 開。圖14B是沿著線A-A的相應(yīng)的截面圖。對于CMOS,可通過 4妄觸斥于墊1430電尋址的n阱1404 4皮添力口,以4吏p阱1402與襯底 1406隔離。所得的間隙1414 (圖14B)產(chǎn)生了。導(dǎo)電板1450,例 如可以由金屬形成,將"p"區(qū)域1402同"n"區(qū)域1404互相連接 起來,然后放置在"p"區(qū)域1402、 "n"區(qū)域1404上、以及間隙 1405上,以節(jié)省空間。
激光器或其他能量提供源可用來加熱襯墊1450。激發(fā)的熱量輸 入相應(yīng)的"p"區(qū)域1402和"n"區(qū)域1410。結(jié)果是熱量分別遠(yuǎn)離 或遷向"p"區(qū)域1402和"n"區(qū)域1410,其依次產(chǎn)生分別對觸點(diǎn) 1440和1442相反方向的電荷運(yùn)動。因?yàn)榇蠖鄶?shù)載流子是用于"p" 和"n"區(qū)域的相反符號,電荷在結(jié)構(gòu)上添加,以形成跨越襯墊1140 和1442的集合電壓。反饋或調(diào)制電路可以用來調(diào)制用于穩(wěn)定性和 可重復(fù)性目的的功率。
其他功率發(fā)生機(jī)制也可以使用。如,感應(yīng)功率發(fā)生機(jī)制放置在 晶4立中的感應(yīng)元4牛上。另一感應(yīng)吾M牛在感應(yīng)元4牛上運(yùn)動,以/人感應(yīng) 元件在晶粒中產(chǎn)生電流。反饋或調(diào)制電路可以用來調(diào)制用于穩(wěn)定性 和可重復(fù)性目的的功率。
其他功率產(chǎn)生機(jī)制也可以被使用。這些機(jī)制的實(shí)例包括使用 RIM言號以產(chǎn)生電流或電壓。如,RJM言號可以施加到電阻元4牛以產(chǎn)生電壓樣i分??蛇x地,電容耦合可以;故用來產(chǎn)生足夠的能量以產(chǎn)生 功率信號和測試信號中的一個或兩個。反々貴或調(diào)制電i 各可以用來調(diào) 制功率以達(dá)到穩(wěn)定性和可重復(fù)性目的。
在另一實(shí)施例中,第一能源1108可以將已調(diào)制的能量束射到 功率接收器和調(diào)制器1112上,使得用于測試結(jié)構(gòu)1120的所得的功 率信號被調(diào)制,雖然在與測試結(jié)構(gòu)速度相比很短的時期,并且通過 使用適當(dāng)設(shè)計(jì)的接收器1112及其用于能源的反饋和調(diào)制的相關(guān)電 ^各,可以有效地控制傳遞和接收的功率的穩(wěn)定性和恒定性。
用于半導(dǎo)體器件中電活性的非接觸檢測和測量的裝置和電路
圖15示出了一個才幾電非接觸和非侵入的系統(tǒng)1500,用于激發(fā)、 沖企測和測量在晶片上指定位置的電活性。指定的位置可能和特殊測 試結(jié)構(gòu)或其他元件的位置對應(yīng),該結(jié)構(gòu)或元件能夠顯示電活性,其 可以預(yù)示芯片制造品質(zhì)和產(chǎn)量、和/或與制造步驟、順序或工藝被如 何執(zhí)行相關(guān)。特別地,系統(tǒng)1500可以用來解釋從遍及晶片(包括 晶粒內(nèi)部)放置的專門的測試結(jié)構(gòu)中檢測的電活性,該晶片與功率 和檢測電路共同放置,其參數(shù)和它們的變化與電路性能直接相關(guān)并 影響電路性能,從而可以預(yù)測最終結(jié)果和性能產(chǎn)量或與在器件、集
關(guān)。 一個實(shí)施例預(yù)期系統(tǒng)1500檢測和測量遍布晶片分布的專門的 測試結(jié)構(gòu)、共同放置的功率和檢測電路的電活性,包括晶粒的有源 區(qū)內(nèi)部和劃線區(qū)域內(nèi)部(如圖1B所示)。測試結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)出放大 了屬性的存在(或缺少)和制造步驟或順序的結(jié)果的電活性。在圖 4-10描述了這種測試結(jié)構(gòu)可以如何實(shí)現(xiàn)的實(shí)例。以與圖11和12 — 至丈的方式,圖15所描述的實(shí)施例可以配置為(i)〗敫發(fā)測-逸結(jié)構(gòu), 并且(ii) 乂人激發(fā)的測試結(jié)構(gòu);險(xiǎn)測電活性, -使得所有元件都在晶粒 的有源區(qū)內(nèi)部共同布置,并且不需要物理的導(dǎo)線和相關(guān)的接觸,從有源區(qū)到晶粒的非有源區(qū)或到劃線、或晶片上在晶粒外及其有源區(qū) 的其他部分。
根據(jù)一個實(shí)施例,第一能源1510產(chǎn)生能量束1516用于接收器 1512。第一能量束1516可包括波長為A'光輻射。第一沖妄收器1512 可對應(yīng)于設(shè)置在晶粒1550的表面上的光接收器(例如光電二極管)。 在一個實(shí)施例中,第一接收器1512是光電二極管或類似器件。第 一能源1510可以是諸如連續(xù)波CW功率激光器的裝置(如激光二 極管或氣體或固態(tài)激光器),或其他類似的具有適當(dāng)波長的裝置, 以在光電二極管結(jié)構(gòu)內(nèi)部保證高效耦合、吸收和密封。當(dāng)具體執(zhí)行 時,由第一能源1510發(fā)射的電》茲輻射的波i普可在第一接收器1512 的靈敏度區(qū)域內(nèi)重疊。這樣為接收器1512提供能量,用于產(chǎn)生和 轉(zhuǎn)換電》茲能量給電源1518。在一個實(shí)施例中,對于第一能量束1516 是電磁波的情況,接收器1512可以對應(yīng)于電磁功率接收器,結(jié)構(gòu) 類似于變壓器。
根據(jù)一個實(shí)施例,第二接收器1522,測試/觸發(fā)信號,被放置 在晶粒1550內(nèi)部,以和第二能源1520適當(dāng)?shù)伛詈?。第二接收?522 也可以分別是光電二接管或類似的電光器件,或金屬線或電介質(zhì), 用于電子束或離子束能源和射束。第二能源1520可以是調(diào)制的功 率源,提供調(diào)制的射束1526。例如,第二能源1520可以是時間和/ 或4^幅調(diào)制的^0中激光器。調(diào)制的射束1526可具有波長^,可以 與能量束1516的波長^i不同。第二4妄收器1522由調(diào)制的射束1526 提供能量,從而產(chǎn)生交替或調(diào)制的測試/觸發(fā)信號1528。
功率信號1518在信號被測試結(jié)構(gòu)1530接收到以前,可4皮功率 調(diào)節(jié)器1519調(diào)節(jié)。信號調(diào)節(jié)器1529也可在測試/觸發(fā)信號1528被 測試結(jié)構(gòu)1530接收以前對其進(jìn)4于調(diào)節(jié)。這些調(diào)節(jié)、控制和纟爰沖電 路,類似于它們相關(guān)的接收器,與測試結(jié)構(gòu)共同放置在有源晶粒內(nèi) 部區(qū)中。在另一實(shí)施例中,如圖13B和13C所描述的,在石圭/器件前的能量和定時源的預(yù)先控制和事后控制和調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn),以進(jìn)一
步調(diào)節(jié)測試結(jié)構(gòu)的信號的穩(wěn)定性。在功率信號1518和測試/觸發(fā)信 號1528激發(fā)測試結(jié)構(gòu)1530之后,來自測試結(jié)構(gòu)的孝lT出1538 #皮發(fā) 送到檢測器襯墊1540。檢測器襯墊1540可包括用來接收輸出1538 的信號接收器機(jī)制。在一個實(shí)施例中,檢測器襯墊1540將輸出傳 輸作為電磁RF信號1555,其然后可以被恰當(dāng)耦合的非接觸電^茲RF 檢測器1574檢測到。 一個實(shí)施例提供了,檢測器襯墊的信號接收 器機(jī)制在將該信號轉(zhuǎn)換為可被RF檢測器1574檢測的RF傳輸之前 4吏用獨(dú)特的標(biāo)識符對輸出1538進(jìn)4亍電》茲標(biāo)記。通過這個方法,RF 信號1555可具有電萬茲的簽名,與對每個測試結(jié)構(gòu)1530特殊和唯一 的東西有關(guān)系。簽名唯一地允許鑒別在用于識別的晶片上分布的每 個測試結(jié)構(gòu)的電活性,以通過其相關(guān)的簽名精確定位和辨別。這允 許同時激發(fā)和探測在一個或多個晶粒和/或整個晶片上的測試結(jié)構(gòu)。
作為使用RF襯墊1540和RF檢測器1574對電^茲檢測的替換, 探針和檢測器配置可以用來檢測多束配置中在檢測器襯墊1540的 電4立變4匕。在一個實(shí)施例中,第三射束1557 (可以為電子束形式) 可以射入并容納在4全測器襯墊1540 (例如金屬襯墊)內(nèi),以沖企測電 壓勢。從襯墊1540在檢測器1573收集到的檢測的二次電子發(fā)射將 隨著襯墊的表面電勢被測試結(jié)構(gòu)1530的電活性調(diào)制而改變。調(diào)制 的表面電勢將調(diào)制二次電子發(fā)射通量,使得被收集的第三射束1557 的電壓對比變化,并且將被檢測器1573探測。被用來產(chǎn)生測試/觸 發(fā)信號1518的第二射束1516還可以用來改進(jìn)第三射束1557(可能 是二次電子束)的信噪比。
在另一實(shí)施例中,第三射束1557可能是離子束,其照射在檢 測器襯墊1540 (用硅上的電介質(zhì)制成)上以建立已知的電荷或電壓 勢。襯墊1540上該電荷與纟果針一企測器1573的電容耦合將與測試結(jié) 構(gòu)1530的電活性同時調(diào)制。用來產(chǎn)生測試/觸發(fā)信號1518的第二個 離子束1516可以用來改進(jìn)電容耦合的信噪比。
55作為對例如用RF襯墊1540和RF沖企測器1574示出的電f茲檢 測的附加或^辜纟奐,單個或一套節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)的4企測器可用于當(dāng)獨(dú)立的節(jié) 點(diǎn)響應(yīng)功率信號1518和/或測試信號1528時^r測和測量測試結(jié)構(gòu) 1530的不同節(jié)點(diǎn)的電活性的各種形式,或者通過比4交第一和最后枱r 測的節(jié)點(diǎn)用于測試結(jié)構(gòu)的集合節(jié)點(diǎn)。例如,4企測器1572在結(jié)構(gòu)1530 的鏈的第一節(jié)點(diǎn)處檢測電活性。檢測器1572從結(jié)構(gòu)的鏈的第二、 以及隨后的節(jié)點(diǎn)檢測電活性。從第 一節(jié)點(diǎn)到第二再到隨后節(jié)點(diǎn)的信 號傳4番演變(如延遲,轉(zhuǎn)化速率,"形態(tài)"等)可^皮直接確定,或 通過與到測試/觸發(fā)信號1528的第一、第二和隨后事件的延遲的比 較。在一個實(shí)施例里,節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)檢測器是適當(dāng)?shù)墓饨邮掌?例如光 電二極管),其檢測在測試結(jié)構(gòu)1530中各晶體管的柵極和連接中通 過轉(zhuǎn)換活性S1起光/光子的光電效應(yīng)(如通過無探針時間分析光子計(jì) 數(shù)檢測的光子發(fā)射? 1起的熱電子,電荷感應(yīng)的電子整流和被選通激 光器探測和4企測的電吸附,等)。
作為光接收器,每個都可能檢測和記錄來自測試結(jié)構(gòu)1530的 各種元素的光電信號。適當(dāng)?shù)木哂形颺:(和/或透#;組)的光學(xué)系列 將每個^^僉測器1572耦合到適當(dāng)?shù)倪B接或測試結(jié)構(gòu)中的連接。另一 方面,單個光接收器對波長、(能源)和人2 (測試/觸發(fā)能源)的靈 敏度,可能被減弱或被完全屏蔽,以防止干擾,其中,、和^是來 自第一和第二能源1510、 1520的射束的特4i。在實(shí)施例中, 一個 或多個檢測器1572可與時間分辨輻射檢測器相一致,能夠提供關(guān) 于記錄的熱電子感應(yīng)的光子發(fā)射的高分辨率的定時信息。這些類的 光接收器可由設(shè)計(jì)為用于單個光子計(jì)數(shù)模式的時間分辨中的操作 的雪崩光電二極管和相關(guān)的電路組成??蛇x地,多通道平板光電倍 增器與適當(dāng)?shù)臋z測器耦合,可以用作光子計(jì)數(shù)器。
其他類的#企測器可以用來4企測來自單個節(jié)點(diǎn)的不同類的電活性。附加或智、換功率和檢測構(gòu)造的實(shí)施例
附加實(shí)施例^1夸采用可#皮;敫活并與交變內(nèi)置晶并立電源(alternate intra die power source) —起4吏用的觀'H式纟吉沖勾。 <列^口, 適當(dāng);也i周整
(conditioned )和4空制的連續(xù)波CW纟敫光器可以和如圖14所示的電 熱塞貝克發(fā)電裝置1522 —起使用。作為將激光器用作能源1520的 替換可將電子束源用于產(chǎn)生功率信號1518。例如,可將電子束用作 第二光束1526,并且將其連接到第二接收器1522上,第二接收器 可包括例如金屬線,該金屬線連接到將由電子束聚集或感應(yīng)的電荷
(或電壓)轉(zhuǎn)換為電流的設(shè)備上。在另一實(shí)施例中,可將離子束用 作第二光束1526,并且可將其連^^到第二4妻收器1522上,由第二 接收器包括例如覆蓋于半導(dǎo)體材料之上的絕緣材料,該半導(dǎo)體材料 連接到將由離子束聚集的電荷(或電壓)轉(zhuǎn)化為電流的裝置上。
附加實(shí)施例可采用能夠被測試/觸發(fā)信號的交替源激活的測試 結(jié)構(gòu)。例如電子束可作為定向于第一接收器1512上的第一能量 射束1516,第一接收器包括例如金屬線,該金屬線連接到把電荷或 電壓轉(zhuǎn)換為電流脈沖的設(shè)備上。在另一實(shí)施例中,第一能量射束 1516對應(yīng)于定向至第一接收器1512上的離子束,第一接收器包括 例如覆蓋在半導(dǎo)體上的絕緣材料,該半導(dǎo)體連接到把電壓轉(zhuǎn)化為電 流脈沖的設(shè)備上。作為使用電磁探測器緩沖器1540和探測器1574 的電磁探測方案的替換,以及作為使用電子束探針和次級電子探測 器1573的探測方案的替換,可將激光束源用于探測測試結(jié)構(gòu)1530 中的電活性。例如,第三射束1557可以是定向于探測器緩沖器 (detector pad)1540上的激光束,探測器衰減器包括例如光接收器, 光接收器響應(yīng)于測試結(jié)構(gòu)1530中的電活性來轉(zhuǎn)換反射力或電壓。 來自衰減器1540的反射力調(diào)制和/或電壓調(diào)制可以由探測器1573探 測,而且其對測試結(jié)構(gòu)1530中的電活性壽丈感??蛇x地,第三射束 1557可作為離子束^皮定向于纟笨測器衰減器1540上,并且在測試結(jié)構(gòu)1530中的電活性的電容耦合信號中的調(diào)制可以由探測器1573測量。
作為使用光電信號來測量點(diǎn)對點(diǎn)的交換活性的替換,諸如時間 門控/調(diào)制激光束(例如才莫式鎖定和/或門控)的第四射束1556可以 用于檢測在特定節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)散或接合處的電荷(電流)感應(yīng)折射率或 吸收效應(yīng)/信號。該信號將在電氣切換過程中被調(diào)制,該電氣切換由 測試/觸發(fā)信號感應(yīng),并且該信號可以被纟笨針和適當(dāng)耦合的光4妻收器 1572檢觀'J。
晶片制造和評估系統(tǒng)
才艮據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例,圖16提供了感應(yīng)和測量來自晶粒
中有源區(qū)的指定的區(qū)域中的電活性的裝置的補(bǔ)充細(xì)節(jié),該晶粒包括: 在同一位置的功率、測試/觸發(fā)、過程壽丈感測試結(jié)構(gòu)以及其相關(guān)的ll
沖、調(diào)節(jié)及整形電^各。激厲力和:探測裝置1640可以和晶片處理部件 一起才喿作,來定位激勵和位置纟罙測器,以及在裝置和測試晶片裝置 (DUP)之間的相關(guān)的電光耦合機(jī)制。在特定的測試結(jié)構(gòu)上進(jìn)行測 試之前,將晶片1615放置在由晶片處理和列陣單元1611所控制的 活動平臺1612上。-清如上述實(shí)施例所描述的測試結(jié)構(gòu)可以通過照 明(例如,通過使用泛光燈或激光掃描顯微鏡(LSM))在晶片1615 上成像和顯現(xiàn),也可以通過4吏用諸如CCD("電荷耦合裝置,,)陣列、 或光導(dǎo)相才幾1610、或其他類似的成Y象裝置(例如,用于LSM的光 接收器)的成像照相機(jī)來成像。根據(jù)實(shí)施例,測試結(jié)構(gòu)可以位于晶 片1615中的一個或多個晶4立的有源區(qū)內(nèi),也可以和電源以及測i式/ 觸發(fā)電賴"立于有源區(qū)中的同一處。平臺1612可移動,以在i殳置在 晶片1615上的測試結(jié)構(gòu)與能量源1604和1606之間,以及/或在探 針1642光束與探測器1602和1613之間形成預(yù)期的排列。具有準(zhǔn) 確的成像能力和分割其視野內(nèi)的圖像及感興趣區(qū)域能力的顯微鏡 單元1609 (以電子、離子、或光為基礎(chǔ)的)可以用來成像、分離及耦合信號到探測器1602上,以及將上述的能量束或探測器整形和 聚焦到將一皮測量的裝置上。可選地,可以將合適的連4妄導(dǎo)線(例如 光)連接至附在顯微鏡和光圈上的探頭上來達(dá)到同樣效果。探頭和 探測器1642需要運(yùn)用呈像光學(xué)(例如,電子、離子、或光,或其
組合)來分別排列和接收探測光束和探測信號。
在完成制造中指定的加工步驟之后,可以測量過程敏感測試結(jié) 構(gòu)。在完成制造中指定的加工步驟或順序后,可以立刻^f吏用不同類 型的測試結(jié)構(gòu)??傮w來說,測試元件可以用于評估在第一等級連接 性(例如第一金屬層)完成之后的制造過程。只要測試結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備好 以后,電能和/或測試/觸發(fā)信號兩者都通過激勵和探測儀器1640應(yīng) 用于在同一處的電能和測試/觸發(fā)信號接收器。在實(shí)施例中,能量和 測試信號可以分別通過適當(dāng)?shù)匦纬傻?能量調(diào)制或噪聲壓縮)激光 束1604和調(diào)整U展幅或時間門控)激光束1606應(yīng)用于測試結(jié)構(gòu)中。 能量光束1604可以提供持續(xù)的(DC)能量射束。調(diào)制光束1606 可以-使調(diào)制測試/觸發(fā)信號在晶片上產(chǎn)生??梢詫?dǎo)電元件一皮置于芯 片/晶粒的有源區(qū)內(nèi),以將能量和調(diào)制的測試信號運(yùn)送到芯片上不同 的測試結(jié)構(gòu)。這樣,就不需要才幾械接觸或有源區(qū)外部的互連區(qū)來傳 送激勵到測試結(jié)構(gòu)。在測試結(jié)構(gòu)里或附近產(chǎn)生的光電子信號可以被 晶片1615上的測試結(jié)構(gòu)的探測器1602探測和測量。在一個實(shí)施例 中,探測器1602用時間分辨的方式來纟果測和測量信號。測試信號 同樣導(dǎo)致了來從每一個測試結(jié)構(gòu)的輸出信號。輸出信號將被傳送到 RF衰減器或天線上,在RF衰減器或天線上,信號將^皮無線電頻率 探測器1613探測。探測器1602和無線電探測器1613可以可以和 數(shù)據(jù)處理單元1622通信lt據(jù)處理單元將各類輸入/H據(jù)轉(zhuǎn)換為可用 和分一斤一各式。
如圖16所示的i殳備全部才喿作可以-故自動、系統(tǒng)控制和/或手動 才喿作控制。在一個實(shí)施例中,4吏用計(jì)算才幾化控制系統(tǒng)1605、或其他 數(shù)據(jù)處理單元,包括圖形用戶界面(GUI) 1601、系統(tǒng)控制1603、晶片和測試結(jié)構(gòu)電^各布置/設(shè)計(jì)以及定位數(shù)據(jù)庫地圖1630 (例如由 Knights Technology公司生產(chǎn)的CAD -導(dǎo)航產(chǎn)品)、激勵控制1632、 以及數(shù)據(jù)獲得及分析組件1622??刂葡到y(tǒng)1605的部件可以依照存 儲于任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上指令來執(zhí)行。圖16所示的機(jī)器提供了 處理資源和計(jì)算才幾可讀介質(zhì)的實(shí)例,在該計(jì)算才幾可讀介質(zhì)上存4諸或 執(zhí)行用于實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的指令。特別地,本發(fā)明實(shí)施例所示的 眾多的設(shè)備是包括處理器和用來保存和處理數(shù)據(jù)以及指令的各種 形式的存儲器。
系統(tǒng)4空制器1603可以才丸4亍圖16所示的所有"i殳備的枳4戒方面的 自動化控制或程序化控制。程序化控制可以通過使用軟件或其他計(jì) 算才幾可才丸4亍指令來實(shí)現(xiàn)。在手動控制的情況下,可采用GUI 1601 或其他界面設(shè)備。GUI 1601使操作員能夠選擇DUT的制造和/或評 估方法。它還將用戶指定的參數(shù)和說明傳遞到系統(tǒng)控制器1603。系 統(tǒng)控制器1603確保系統(tǒng)的連續(xù)可操作性。這包括了在系統(tǒng)的不同 模塊中做出判斷,以及對由不同模塊執(zhí)行的過程進(jìn)行計(jì)時,從而使 系統(tǒng)工作有效地不同時期地運(yùn)行。這樣,系統(tǒng)控制器1603保證了 當(dāng)系統(tǒng)中一個模塊先于其他模塊完成自己的工作時,其會等待其他 模塊。
控制器系統(tǒng)1605工作中使用晶片和測試結(jié)構(gòu)區(qū)域數(shù)據(jù)庫 1630,以及激厲力控制器1632來查找和i;敫厲力DUT的各個測試結(jié)構(gòu)。 包括從激勵測試結(jié)構(gòu)中獲得參數(shù)值的評估信息將儲存于數(shù)據(jù)獲得 和分析組件1622中??赏ㄟ^凄t據(jù)獲得和分析組件1622執(zhí)行一種或 多種算法或其他程序,以把性能參數(shù)值的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為其他形式的評 估信息,包括DUT的統(tǒng)計(jì)或定量分析。
執(zhí)4亍測試測量圖17示出了根據(jù)發(fā)明實(shí)施例的用于和RF輸出信號一起使用的 晶粒。晶粒1700可i殳置為與能量4妄收器1720和有源區(qū)中的多個測 試結(jié)構(gòu)類1732、 1734、 1736和1738在同一處。能量4妾收器1720 產(chǎn)生內(nèi)晶粒能量信號,在一個實(shí)施例中,該內(nèi)晶粒能量信號是常數(shù)。 在實(shí)施例中,晶粒1700還包括在有源區(qū)中同一處的測試/觸發(fā)信號 接收器1710,用來接收和4吏用在分布的測試結(jié)構(gòu)上的測試信號。通 過在功率信號的應(yīng)用中的激勵,或者測試/觸發(fā)信號的應(yīng)用中的觸
發(fā),可以激活這些測試結(jié)構(gòu)。當(dāng)這些測試結(jié)構(gòu)一皮;敫活時,在特定類 型1732-1738中的每一個測i式結(jié)構(gòu)(例如,A1-A14)者P可以以例如 光子、光電子或無線電頻率信號的形式表現(xiàn)出電活性。探頭可以以 無接觸耦合狀態(tài)與晶粒1700相接合,以便激活測試/觸發(fā)信號接收 器1710和能量4妄收器1720。能量束到測試/觸發(fā)4妄收器1710和能 量接收器1720的傳送,或各個能量束分散到測試/觸發(fā)接收器1710 和能量接收器1720的傳送,都可以通過使用載有一個或多個能量 源的探頭完成。
多種類的輸出信號和探測器衰減器1730可以位于有源區(qū)內(nèi)的 同一處,并且和相應(yīng)的測-武結(jié)構(gòu)一起4吏用。 一個實(shí)施例產(chǎn)生^t應(yīng)于 測試結(jié)構(gòu)輸出的RF信號。RF信號所帶的輸出信息包括相應(yīng)的測試 結(jié)構(gòu)、系列測試結(jié)構(gòu)、或一組測試結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換速度、回轉(zhuǎn)速率、相 位延遲以及其他性能參數(shù)值。對于該實(shí)施例,使用一個或多個RF 探測器衰減器1730,以使得輸出為RF信號的形式。可裝備探頭探 測來自i殳置在晶粒1700上的每一個纟笨測器衰減器1730的RF信號。 在一個實(shí)施例中,每一個RF信號可結(jié)合簽名或其他識別才幾制來識 別遍及其他芯片或晶片發(fā)出的RF信號的RF信號。這樣,具體的 性能參數(shù)將被關(guān)聯(lián)到已知的測試結(jié)構(gòu)上。在一個實(shí)施例中,所有測 試結(jié)構(gòu)1732-1738將4巴輸出信號傳送纟會RF衰減器,并且來自RF衰
每一個輸出信號,從而實(shí)現(xiàn)同時獲得多個器件的應(yīng)答??蛇x地,每一個測試結(jié)構(gòu)1732-1738可以由〗也們自己的RF衰減器來傳送其輸-出信號。
應(yīng)該意識到,可以有多種測試/觸發(fā)接收器和能量接收器,但是 一個測試/觸發(fā)和能量4妄收器可用于多個測試結(jié)構(gòu)和多類的測試結(jié) 構(gòu)。4吏用裝入多個測試結(jié)構(gòu)的單個測試/觸發(fā)和能量4妾收器允許測試 /觸發(fā)和能量接收器同時被激活。在一個實(shí)施例中,使用多個測試/ 觸發(fā)和能量"t妄收器,以1更在不同的處理步艱《中4吏用測試結(jié)構(gòu)。在一 個實(shí)施例中,使用多個測試/觸發(fā)和能量接收器,以便在晶粒1700 上的不同位置^f吏用測試結(jié)構(gòu)。
才艮才居實(shí)施例,RF 4言號載有用于所有測i式結(jié)構(gòu)或所有系列測試 結(jié)構(gòu)的信號集合。還存在著其他用于測量此類集合信號的技術(shù),例 如在測試結(jié)構(gòu)集合中測量第 一 個和最后 一 個節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)對點(diǎn)探測系 統(tǒng)。此夕卜,點(diǎn)對點(diǎn)(內(nèi)部探測結(jié)構(gòu))的測量方法可以通過使用例如 光電子信號來實(shí)現(xiàn)。
圖18根據(jù)實(shí)施例描述了如圖15-16所示的設(shè)備的操作方法。
步驟1810提供了放置在被檢測的晶片的可操作的周圍的測試 探針。這包括執(zhí)行正在測試的晶粒的指定區(qū)域的定位。測試探針可 以置于晶片的可操作的周圍。這包括宏陣列和微陣列的子步驟。宏 陣列對應(yīng)于探針讀取晶片表面的光學(xué)測標(biāo)來獲取將要執(zhí)行測試區(qū) 域的定位信息。類似的微陣列將在芯片的邊緣內(nèi)執(zhí)行。運(yùn)用陣列, 將探針置于芯片上的能量和測試/觸發(fā)接收器的可操作的周圍。晶片 可能處于部分的或已經(jīng)完成的制造步驟。
步驟1820使測試/觸發(fā)和能量接收器以少接觸、非入侵、和無 損的方式4皮激活,這對應(yīng)于參照圖15和圖16所描述的用激光束激 活接收器。實(shí)施例提出,在步驟1830中,探頭將探測來自于芯片各個位 置的電活性,測試結(jié)構(gòu)和/或纟笨測器衰減器位于芯片中。例如,參照 圖15,光子探測器1572探測來自于測試結(jié)構(gòu)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的光子。RF探 測器1574探測從探測器衰減器1540傳送的RF??蛇x地,探針和 探測器1573使用例如電子束電壓對比來探測電活性。探針可以同 時進(jìn)行測量,或在芯片上的多個位置間移動以便進(jìn)行測量。
最后,在步驟1840中,將在測試結(jié)構(gòu)中探測的電活性用于評 估晶片的制造。
結(jié)論
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā) 明,對于本領(lǐng)i或的^支術(shù)人員來i兌,本發(fā)明可以有各種更改和變4匕。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn) 等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于評估部分被制造的晶片的電子元件系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)包括電路元件,設(shè)置在所述晶片的晶粒的有源區(qū)內(nèi),其中所述電路元件被配置為在一時間段內(nèi)工作,在該時間段內(nèi),多個制造工藝步驟中的僅僅一些已被執(zhí)行,用于完成所述晶片的制造,從而使得所述電路元件在剩余晶粒開始工作之前工作;一個或多個接收器,設(shè)置在所述晶粒的所述有源區(qū)中,并連接到所述電路元件,其中所述一個或多個接收器被設(shè)置為接收一個或多個輸入,并在所述時間段期間,從所述一個或多個輸入生成一個或多個信號,用于所述電路元件;其中在制造工藝步驟被執(zhí)行以使得所述晶粒能夠工作之前,所述電路元件被設(shè)置為通過展示電活性而對所述一個或多個輸入進(jìn)行響應(yīng),所述電活性具有在所述時間段期間改變的特征,并通過探針檢測到,而不影響由所述晶粒形成的芯片的可用性;其中,在多個制造工藝步驟中的僅僅一些已被執(zhí)行以進(jìn)行剩余晶粒工作的所述時間段的任意給定瞬間,所述電路元件展示出的所述電活性的特征表示以下至少之一(i)在制造期間所述晶粒的所述有源區(qū)的至少一部分的設(shè)計(jì);(ii)一個或多個制造工藝步驟。
2.一個或多個接收器,設(shè)置在所述晶粒的所述有源區(qū)中, 并連接到所述電路元件,其中所述一個或多個接收器被設(shè)置為 接收一個或多個輸入,并在所述時間^殳期間,/人所述一個或多 個輸入生成一個或多個信號,用于所述電路元件;其中在制造工藝步驟被執(zhí)行以使得所述晶粒能夠工作之 前,所述電3各元件^t沒置為通過展示電活性而對所述一個或多 個輸入進(jìn)行響應(yīng),所述電活性具有在所述時間段期間改變的特 征,并通過探針4僉測到,而不影響由所述晶粒形成的芯片的可 用性;其中,在多個制造工藝步驟中的僅僅一些已#皮#^亍以進(jìn) 行剩余晶粒工作的所述時間段的任意給定瞬間,所述電路元件 展示出的所述電活性的特征表示以下至少之一 (i)在制造期 間所述晶粒的所述有源區(qū)的至少一部分的設(shè)計(jì);(ii) 一個或 多個制造工藝步驟。根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述一個或多個接收器被配 置為響應(yīng)于4妄收同樣增強(qiáng)所述電^各元件的光車敘入來生成用于 所述電3各元件的測試信號。
3. 才艮據(jù)^^利要求1所述的系統(tǒng),其中所述一個或多個接收器^f皮配 置為接收調(diào)制的輸入以生成功率信號、測試信號或觸發(fā)信號中 的一個或多個。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述一個或多個接收器包括 功率接收器,所述功率接收器被設(shè)置為產(chǎn)生作為對所述功率輸 入的響應(yīng)的用于所述電路元件的功率信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述功率接收器被設(shè)置為接 收所述功率輸入,而不接觸所述功率輸入的源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其中所述功率接收器被設(shè)置為接
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其中所述功率接收器被設(shè)置為通 過與所述源的電感津禹合或者電容津馬合來4妻收所述功率*#入。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其中所述功率接收器被設(shè)置為從 電子束源接收能量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其中所述功率接收器被設(shè)置為從 離子束源接收能量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述功率接收器包括升壓裝 置,用于在將所述功率信號提供給所述電^各元件之前,增加所 述功率信號的電壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述功率接收器包括光電二 極管。
12. 才艮據(jù)4又利要求1所述的系統(tǒng),其中所述功率接收器被設(shè)置為響應(yīng)于接收連續(xù)的能量束,產(chǎn) 生用于所述電^各元件的功率信號;以及其中,所述一 個或多個接收器響應(yīng)于接收調(diào)制的激 光束,產(chǎn)生用于所述電^^元件的測試信號或觸發(fā)信號中至少之
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述電路元件被設(shè)置為顯示 對應(yīng)于可一企測的光子的產(chǎn)生的電活性。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),所述電路元件被設(shè)置為顯示產(chǎn)生 來自所述電路元件的輸出信號的所述電活性。
15. —種半導(dǎo)體晶片,包括晶粒,具有有源區(qū),在所述有源區(qū)上i殳置有一個或多個 器件;測試結(jié)構(gòu),位于所述有源區(qū)中,其中,所述測試結(jié)構(gòu)與 在所述晶粒被制造和使用時提供所述晶粒的功能性的電路相 互獨(dú)立;一個或多個接收器,設(shè)置在所述有源區(qū)中并連接到所述 測試結(jié)構(gòu),其中所述一個或多個接收器被設(shè)置為接收一個或多 個llr入并生成一個或多個^f言號,以^吏所述測試結(jié)構(gòu)展示出電特 性;其中響應(yīng)于4妄收所述一個或多個豐命入,所述測試結(jié)構(gòu)^皮 設(shè)置為顯示具有可由探針4全測的不變特征的電活性,而不影響 設(shè)置在所述晶粒上的集成電路元件的可用性,以及其中所述電 活性的特征表現(xiàn)為以下至少之一 (i)在制造期間所述晶粒的 所述有源區(qū)的至少以部分的設(shè)計(jì);(ii) 一個或多個制造工藝 步驟。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片,其中所述測試/觸發(fā)接收 器被設(shè)置為響應(yīng)于接收能量射束,產(chǎn)生用于所述測試結(jié)構(gòu)的所 述觸發(fā)信號。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片,其中所述測試發(fā)生器被 設(shè)置為響應(yīng)于接收調(diào)制的能量射束,產(chǎn)生用于所述測試結(jié)構(gòu)的 所述觸發(fā)信號。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片,其中所述功率接收器響 應(yīng)于接收能量射束,產(chǎn)生用于所述測試結(jié)構(gòu)的功率信號。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片,其中所述功率接收器被 設(shè)置為接收所述功率輸入,而不接觸所述功率輸入的源。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片,其中所述功率接收器包 括升壓裝置,用于在將所述功率信號提供給所述測試結(jié)構(gòu)之 前,增加所述功率〗言號的電壓。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片,其中所述功率接收器包 括光電二才及管。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片,其中所述功率接收器被設(shè)置為響應(yīng)于接收連續(xù)的激光束,產(chǎn) 生用于所述電路元件的功率信號;所述測試/觸發(fā)接收器被設(shè)置為響應(yīng)于接收調(diào)制的激光 束,產(chǎn)生用于所述測試結(jié)構(gòu)的所述觸發(fā)信號。
23. 4艮據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片,其中所述電活性對應(yīng)于 可檢測的光子產(chǎn)生。
24. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片,所述電活性對應(yīng)于來自 所述測試結(jié)構(gòu)的輸出信號。
25. 根據(jù)權(quán)利要15所述的半導(dǎo)體晶片,進(jìn)一步包括檢測襯墊,其 中所述檢測襯墊被設(shè)置為接收所述輸出信號并發(fā)送對應(yīng)于所 述輸出信號的射頻傳輸。
全文摘要
從晶片被部分被制造開始來分析晶片的制造。可以在晶片的晶粒的有源區(qū)中的多個位置上確定指定的性能參數(shù)值。所指定的性能參數(shù)通常表明制造中的特定的制造過程。然后,根據(jù)多個位置上的性能參數(shù)值的變化,獲得評估信息。這可以被實(shí)現(xiàn)而不影響由晶粒產(chǎn)生的芯片的使用性。評估信息可用來評估一個或多個過程如何被執(zhí)行,其中一個或多個過程包括由性能參數(shù)值所表現(xiàn)的特定的制造過程。
文檔編號H01L21/66GK101556930SQ20091013030
公開日2009年10月14日 申請日期2004年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者喬斯·J·埃斯塔比爾, 加里·L·施泰因布呂克, 納達(dá)爾·帕克達(dá)曼, 詹姆斯·S·維克斯, 馬吉德·阿迦巴扎德赫 申請人:陶-梅特里克斯公司