一种鳍式场效晶体管电学特性的测量结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件的测量技术领域，更具体地，涉及一种鳍式场效晶体管电学特性的测量结构。
【背景技术】
[0002]鳍式场效晶体管(FinFET)技术是集成电路行业的下一代前沿技术。FinFET是一种全新的新型多门三维晶体管，其有源层也被称为鳍层(Fin)。
[0003]在传统的平面晶体管工艺中，有源层、栅层和金属层之间通过接触层(CT)进行连接。而在FINFET工艺中，鳍层(有源层)、栅层和金属层之间的连接层不再是接触层，而是至少具有两层以上的中间层。该中间层中包括金属一层和通孔一层，用以连接鳍层、栅层和金属层。其中，通孔一层分别连接金属层和金属一层。在此结构中，金属一层和通孔一层为等层次构成的中间层，并形成开尔文结构。中间层开尔文结构的下表面(即金属一层的下表面)连接鳍层，上表面(即通孔一层的上表面)连接金属层。根据工艺需求，也可以有更多其他的层次。
[0004]随着设计规则的不断减小，FINFET栅层之间的间距变得很小，因而金属一层必须使用自对准刻蚀的技术实现其图形化。这使得最终工艺中，金属一层的上半部分线宽尺寸较大，而下半部分线宽尺寸很小，且其下表面与鳍层的接触为三面接触形式。
[0005]基于对FINFET各类电学特性的研宄需要，必须对金属一层及通孔一层开尔文结构的电阻等电学特性进行测量和研宄。测量通常是利用与FINFET具有等效结构的测量结构来进行的。由于在形成FINFET(包括测量结构)的金属一层时，是利用栅层两侧的保护侧墙作为刻蚀阻挡层，并采用自对准刻蚀工艺实现图形化的，所以，在对FINFET的开尔文结构进行测试时，如果要测试器件的真实工艺，则在测量结构中金属一层的两侧也必须要有栅层。但是，由于金属一层和鳍层之间为特别的三面接触连接方式，使得金属一层两侧的栅层下面的沟道不能导通，因而采用传统的四端法或四探针法就无法利用测量结构测量到接近于真实工艺的FINFET器件中间层开尔文结构的电阻。
[0006]因此，如何设计一种新的测量结构，以能够准确测量到真正接近于真实工艺的FINFET器件中间层开尔文结构的电阻等电学特性，是需要研宄和解决的难题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种鳍式场效晶体管电学特性的测量结构，能够以等效方式准确测量到真正接近于真实工艺的FINFET器件中间层开尔文结构的电阻等电学特性。
[0008]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0009]一种鳍式场效晶体管电学特性的测量结构，应用于等效测量鳍式场效晶体管中间层的电阻特性，所述测量结构包括鳍式场效晶体管的鳍层、栅层、中间层和金属层，所述中间层具有开尔文结构，所述开尔文结构的下表面连接所述鳍层、上表面连接所述金属层，所述测量结构具有第一?第五接线端口 ；其中，第一、第四接线端口分别由所述开尔文结构的下表面引出，第二、第三接线端口分别由所述开尔文结构的上表面引出，第五接线端口由所述鳍层一侧的所述栅层远端引出，所述第一?第五接线端口分别连接第一?第五探针；所述测量结构通过第五探针在第五接线端口向所述栅层施加电压，使所述栅层与鳍层之间形成的MOS管沟道导通，以通过第一?第四探针测出所述中间层开尔文结构的电阻。
[0010]优选地，所述中间层开尔文结构包括第一通孔一层和第一金属一层，所述第一通孔一层的上、下表面分别连接所述金属层和所述第一金属一层，所述第一金属一层的下表面三面接触连接所述鳍层；所述第一、第四接线端口由所述第一金属一层的下表面分别经所述鳍层的两端引出，所述第二、第三接线端口由所述第一通孔一层的上表面分别引出。
[0011]优选地，所述第一、第四接线端口由所述第一金属一层的下表面经所述鳍层的两端分别通过所述金属层中的第一、第四连线引出，所述第二、第三接线端口由所述第一通孔一层的上表面分别通过所述金属层中的第二、第三连线引出。
[0012]优选地，所述鳍层的两端分设有相连的第二金属一层、第二通孔一层，所述第一、第四接线端口由所述中间层的第一金属一层下表面经所述鳍层两端的第二金属一层、第二通孔一层分别通过所述金属层中的第一、第四连线引出。
[0013]优选地，所述栅层的远端设有通孔二层，所述第五接线端口由所述鳍层一侧的所述栅层远端通过所述通孔二层引出。
[0014]优选地，所述第五接线端口由所述鳍层一侧的所述栅层远端经所述通孔二层通过所述金属层中的第五连线引出。
[0015]优选地，所述接线端口设有焊盘，所述测量结构通过所述焊盘分别接触连接一个探针。
[0016]优选地，所述第二金属一层、第二通孔一层与所述中间层开尔文结构同层设置。
[0017]优选地，所述通孔二层与所述中间层开尔文结构同层设置。
[0018]优选地，所述通孔二层与所述中间层开尔文结构位于不同层。
[0019]从上述技术方案可以看出，本发明的测量结构通过在鳍式场效晶体管的等效结构上设置五个接线端口，将其中第一、第四接线端口由所述鳍式场效晶体管中间层开尔文结构的第一金属一层下表面经鳍层两端的第二金属一层、第二通孔一层分别通过金属层中的第一、第四连线引出，将第二、第三接线端口由所述鳍式场效晶体管中间层开尔文结构的第一通孔一层的上表面分别通过金属层中的第二、第三连线引出，将第五接线端口由鳍层一侧的栅层远端经通孔二层通过金属层中的第五连线引出，并将五个接线端口分别连接五个探针，当在第五接线端口施加电压时，使栅层与鳍层之间形成的MOS管沟道得以导通，即可利用四端法通过第一?第四接线端口连接的探针测出中间层开尔文结构的电阻，从而可以等效地准确测量到接近于实际工艺的鳍式场效晶体管中间层开尔文结构的电阻等电学特性。
【附图说明】
[0020]图1是本发明一实施例的一种鳍式场效晶体管电学特性的测量结构的平面示意图；
[0021]图2是本发明一实施例的一种鳍式场效晶体管电学特性的测量结构的截面示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0023]需要说明的是，在下述的【具体实施方式】中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
[0024]在以下本发明的【具体实施方式】中，请参阅图1，图1是本发明一实施例的一种鳍式场效晶体管电学特性的测量结构的平面示意图。如图1所示，本发明的鳍式场效晶体管电学特性的测量结构，应用于等效测量鳍式场效晶体管(FinFET)中间层的电阻特性。所述测量结构包括与实际产品FinFET器件相同结构、形成于硅片基底上的鳍层11、栅层21、中间层31、41和金属层51?55。所述中间层31、41具有开尔文结构，所述开尔文结构31、41的下表面连接所述鳍层11、上表面连接所述金属层52、53。
[0025]本发明的测量结构具有第一?第五接线端口(图略)。其中，第一、第四接线端口分别由所述开尔文结构31、41的下表面引出，第二、第三接线端口分别由所述开尔文结构31,41的上表面引出，第五接线端口由所述鳍层11 一侧的所述栅层21远端引出(即图示的位于鳍层11上方的栅层21远端位置)。
[0026]请参阅图2，图2是本发明一实施例的一种鳍式场效晶体管电学特性的测量结构的截面示意图。如图2所示，本发明测量结构的等效FinFET形成于衬底12上。作为一可选实施例，所述中间层开尔文结构31、41包括第一通孔一层41和第一金属一层31。所述第一通孔一层41的上、下表面分别连接所述金属层52、53和所述第一金属一层31。所述第一金属一层31的下表面三面接触连接所述鳍层11。所述第一金属一层31和第一通孔一层41可以是等层次构成的中间层开尔文结构。中间层不限定于一层，根据工艺需求，也可以有更多其他层次。
[0027]请继续参阅图2。作为一可选实施例，所述鳍层11的两端分设有相连的第二金属一层33、第二通孔一层42。所述第二通孔一层42的上、下表面分别连接所述金属层51或54和所述第二金属一层33。所述第二金属一层33的下表面三面接触连接所述鳍层11。所述第二金属一层33、第二通孔一层42与所述中间层开尔文结构31、41同层设置。
[0028]请同时参阅图1和图2。在上述测量结构的五个接线端口中，所述第一、第四接线端口由所述第一金属一层31的下表面经所述鳍层11的图示左、右两端分别通过所述金属层51、54引出；所述第二、第三接线端口由所述第一通孔一层41的上表面通过所述金属层53、52分别引出。在本实施例中，所述第一、第四接线端口是由所述中间层开尔文结构的第一金属一层31下表面经所述鳍层11图不左、右两端的第二金属一层33、第二通孔一层42分别通过所述金属层中的第一连线51、第四连线54引出(作为简化，将金属层的数字标记51?55借用到第一?第五连线的数字标记上，下同)。同时，所述第二、第三接线端口是由所述第一通孔一层41的上表面通过所述金属层中的第二、第三连线52、53分别引出。
[0029]请再参阅图1。作为一可选实施例，在所述鳍层11 一侧的所述栅层21的远端设有通孔二层43。所述通孔二层43与所述中间层开尔文结构31、41可同层设置，也可以位于开尔文结构的不同层。所述第五接线端口可由所述栅层21远端经所述通孔二层43后通过金属层55引出。在本实施例中，所述第五接线端口是由所述栅层21远端经所述通孔二层43后，通过所述金属层中的第五连线55引出。
[0030]在上述本发明的测量结构中，金属一层31?33和通孔一层41?42所在层次可统称为FINFET的中间层。其中，第一金属一层31和第一通孔一层41为中间层要进行测量的开尔文结构，第三金属一层32为在制作时保护第一金属一层31的结构(Dummy)，第二金属一层33和第二通孔一层42是用于测量时连接金属层51、54、鳍层11和栅层21的中间层。本发明的测量结构在测量时，需要将所述第一?第五接线端口分别连接用于测量所述中间层开尔文结构电阻特性的第一?第五探针。优选地，在上述的五个接线端口可设有焊盘(Pad)，所述测量结构通过所述焊盘