击穿电压的测试结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种击穿电压的测试结构，包括需要测试击穿电压的测试样品，与所述测试样品串联的保险丝元件以及电流单向导通元件，所述保险丝元件与电流单向导通元件并联设置；采用斜坡电压法测量击穿电压时，当测试样品上的绝缘层被击穿，瞬时产生的大电流会烧断保险丝元件，防止测试用的探针卡的探针被瞬时大电流烧坏，从而节省了测量的费用；并且由于电流单向导通元件的存在，保险丝单元被烧断之后电路仍然可以导通从而测量出击穿电压等电学参数。
【专利说明】击穿电压的测试结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉集成电路测试领域，具体涉及一种击穿电压的测试结构。
【背景技术】
[0002]随着微电子工艺技术的迅速发展，半导体器件的特征线宽越来越小，金属化布线的宽度越来越细，与此同时半导体器件的栅氧化层厚度也是越来越薄，而电源电压却不易降低，栅氧化层工作在较高的电场强度下，从而使栅氧化层的介质击穿效应成了更突出的可靠性问题。栅氧化层抗电性能不佳将引起半导体器件电参数不稳定，进一步可引起栅氧化层的击穿。
[0003]目前，对栅氧化层寿命的主要评价方法包括恒定电压法、恒定电流法和斜坡电压法。在对高压器件进行介质击穿测试时通常采用斜坡电压法(V-ramp)，例如场效应晶体管，使用探针卡的探针接触场效应晶体管的测试点，通过不断增加通入栅极的电压来测量电流，当栅氧化层被击穿时，瞬时产生的大电流会造成探针卡烧针，不但会导致测试数据异常，而且需要更换新的探针卡，会造成探针卡的浪费。
[0004]为了解决上述问题，业界采用斜坡电压法进行介质击穿测试时，一般采用设定限定电流的方法来避免在栅氧化层上施加过高的电压导致探针卡烧针。但是对于高压器件而言，由于其栅氧化层厚度较厚，在击穿时瞬时漏电比较大，在连续进行多个样品测试的情况下，电流热效应的累积最终仍然会导致探针卡或测试机损坏，从而无法得到正确的测试结果O
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种击穿电压的测试结构，用于解决现有技术中击穿电流过高造成探针卡烧针的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种击穿电压的测试结构，其包括需要测试击穿电压的测试样品，与所述测试样品串联的保险丝元件以及电流单向导通元件，所述保险丝元件与电流单向导通元件并联设置。
[0007]可选的，所述电流单向导通元件的负极与所述栅氧化层相连接。
[0008]可选的，所述电流单向导通元件为二极管。
[0009]可选的，所述二极管包括:半导体衬底、位于所述半导体衬底内的第一掺杂阱与第二掺杂阱、分别位于所述第一掺杂阱与第二掺杂阱内的第一掺杂区与第二掺杂区、以及位于所述第一掺杂阱与第二掺杂阱之间的半导体衬底内的浅沟道隔离。
[0010]可选的，所述半导体衬底为P型衬底。
[0011]可选的，所述第一掺杂阱与所述第一掺杂区的掺杂类型相同，所述第二掺杂阱与所述第二掺杂区的掺杂类型相同；所述第一掺杂阱为N型阱，所述第一掺杂区为N型掺杂区，所述第一掺杂区的掺杂浓度大于所述第一掺杂阱的掺杂浓度；所述第二掺杂阱为P型阱，所述第二掺杂区为P型掺杂区，所述第二掺杂区的掺杂浓度大于所述第二掺杂阱的掺杂浓度。
[0012]可选的，所述保险丝元件包括保险丝本体，所述保险丝本体呈管状，其材质为金属或者多晶娃。
[0013]可选的，在所述保险丝本体的两端还设置有保险丝连接元件，使得保险丝元件与电流单向导通元件相连接。
[0014]可选的，所述测试样品为场效应晶体管或栅氧电容。
[0015]与现有技术相比，本实用新型所提供的击穿电压的测试结构，在测试样品上串联有保险丝元件与电流单向导通元件，所述保险丝元件与电流单向导通元件并联设置，采用斜坡电压法测量击穿电压时，当测试样品上的绝缘层被击穿，瞬时产生的大电流会烧断保险丝元件，防止测试用的探针卡的探针被瞬时大电流烧坏，从而节省了测量的费用；并且由于电流单向导通元件的存在，保险丝单元被烧断之后电路仍然可以导通从而测量出击穿电压等电学参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型实施例一所提供的击穿电压的测试结构的示意图。
[0017]图2为本实用新型实施例一所提供的击穿电压的测试结构中二极管的结构示意图。
[0018]图3为本实用新型实施例一所提供的击穿电压的测试结构中保险丝的结构示意图。
[0019]图4为本实用新型实施例二所提供的击穿电压的测试结构的示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做详细的说明。
[0021]本实用新型可以利用多种替换方式实现，下面通过较佳的实施例来加以说明，当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑涵盖在本实用新型的保护范围内。
[0022]其次，本实用新型利用示意图进行了详细的描述，在详述本实用新型实施例时，为了便于说明，示意图不依一般比例局部放大，不应以此作为对本实用新型的限定。
[0023]本实用新型所提供的击穿电压的测试结构，包括需要测试击穿电压的测试样品，与所述测试样品串联的保险丝元件以及电流单向导通元件，所述保险丝元件与所述电流单向导通元件并联设置。在测试的过程中，当测试样品中绝缘层被击穿，瞬时产生的大电流会烧断保险丝元件，防止测试用的探针卡的探针被烧坏，并且由于电流单向导通元件与保险丝元件并联，保险丝元件烧断之后电路仍然可以导通，从而达到测量击穿电压的目的。在以下实施例中，以所述测试样品为场效应晶体管以及栅氧电容为例来进行说明。需要说明的是，测试样品并不限于上述两种器件，本领域技术人员已知的需要测量绝缘层击穿电压的器件都适用于本专利。
[0024]【实施例一】
[0025]请参考图1，其为本实用新型实施例一所提供的击穿电压的测试结构，如图1所示，所述的测试样品为场效应晶体管，包括栅极11、源级12、漏极13以及衬底14，在所述栅极11上串联有保险丝元件15与电流单向导通单元16，所述保险丝元件15与电流单向导通元件16并联设置，所述电流单向导通元件16的负极与所述栅极11相连接。
[0026]本实施例中，所述电流单向导通元件16为二极管。如图2所示，所述二极管包括:半导体衬底20、位于所述半导体衬底20内的第一掺杂阱21与第二掺杂阱22、分别位于所述第一掺杂阱21与第二掺杂阱22内的第一掺杂区23与第二掺杂区24、以及位于所述第一掺杂阱21与第二掺杂阱22之间的半导体衬底20内的浅沟道隔离25。所述第一掺杂区23的掺杂浓度大于所述第一掺杂阱21的掺杂浓度，所述第二掺杂区24的掺杂浓度大于所述第二掺杂阱22的掺杂浓度，所述第一掺杂区23与第二掺杂区24用于与所述场效应晶体管相连接。所述半导体衬底20为P型衬底，所述第一掺杂阱21与所述第一掺杂区23的掺杂类型相同，所述第二掺杂阱22与所述第二掺杂区24的掺杂类型相同；所述第一掺杂阱21为N型阱，所述第一掺杂区23为N型掺杂区，所述第二掺杂阱22为P型阱，所述第二掺杂区24为P型掺杂区。所述二极管中第二掺杂区24为正极，第一掺杂区23为负极。
[0027]本实施例中，所述保险丝元件相当于一电阻，当通过的电流大于一定程度时会被烧断，请参考图3，其为本实施例中保险丝元件的结构示意图，如图3所示，所述保险丝元件15包括保险丝本体31，所述保险丝本体31呈管状，其材质为金属或者多晶硅，当通过的电流过大时，所述保险丝本体31会熔化断路，防止对测试用的探针卡的卡针造成损坏。在所述保险丝本体31的两端还设置有保险丝连接元件32，用于保险丝元件15与电流单向导通元件16以及场效应管相连接。
[0028]图1所示为示意图，在实际的结构图中，将场效应晶体管中的栅极以及测试点通过金属丝与二极管的两端相连接，同时也通过金属丝与保险丝元件的两端相连接，二极管与保险丝元件并联之后串联于场效应晶体管的测试电路中。
[0029]请继续参考图1，采用斜坡电压法进行介质击穿，采用探针卡进行测量，在应力阶段(stress phase)，栅极11通入正电压，源级12、漏极13以及衬底14的初始电压为零，测试电路通过保险丝元件15导通，通入的正电压不断的增加，测量出相应的电流，当电压增加到一定程度时，栅氧化层被击穿，产生瞬时大电流，所述保险丝元件15被烧断，测量电路断开，从而防止大电流对接触测试点的探针卡中的探针造成损坏；在量测阶段(Measurephase)，栅极11通入负电压，源级12、漏极13以及衬底14的初始电压为零，测试电路通过二极管导通，从而测量到击穿电流。
[0030]【实施例二】
[0031]请参考图4，其为本实用新型实施例二所提供的击穿电压的测试结构的示意图，如图4所示，所述的测试样品为栅氧电容，所述的测试结构包括栅氧电容40、与所述栅氧电容40串联的保险丝元件43与电流单向导通元件44，以及位于两端的测试端点41与42，所述保险丝原件43与电流单向导通单元44并联设置。在测量过程中，当电容间的绝缘层被击穿，瞬间产生的大电流造成所述保险丝单元43烧断，测试电路断开，从而防止探针卡上的探针被大电流损坏；并且由于电流单向导通元件44与保险丝单元43并联，保险丝单元43被烧断之后通过通入极性不同的电压测试电路仍可导通。从而可以测量出击穿电压等电学参数。
[0032]本实施例中的电容为ILD(Inter Layer Dielectric)、 IMD(Inter MetalDielectric)或MIM(Metal Insulator Metal)电容；在其他实施例中，所述电容也可以是本领域技术人员已知的其他电容。
[0033]所述保险丝单元43与所述电流单向导通元件44的结构与实施例一相类似，所述电流单向导通元件44为二极管，包括:半导体衬底、位于所述半导体衬底内的第一掺杂阱与第二掺杂阱、分别位于所述第一掺杂阱与第二掺杂阱内的第一掺杂区与第二掺杂区、以及位于所述第一掺杂阱与第二掺杂阱之间的半导体衬底内的浅沟道隔离。所述第一掺杂区23的掺杂浓度大于所述第一掺杂阱21的掺杂浓度，所述第二掺杂区24的掺杂浓度大于所述第二掺杂阱22的掺杂浓度，所述第一掺杂区23与第二掺杂区24用于与所述场效应晶体管相连接。所述半导体衬底为P型衬底，所述第一掺杂阱与所述第一掺杂区的掺杂类型相同，所述第二掺杂阱与所述第二掺杂区的掺杂类型相同；所述第一掺杂阱为N型阱，所述第一掺杂区为N型掺杂区，所述第二掺杂阱为P型阱，所述第二掺杂区为P型掺杂区。
[0034]所述保险丝远近43包括保险丝本体，所述保险丝本体呈管状，其材质为金属或者多晶硅，当通过的电流过大时，所述保险丝本体会熔化断路，防止对测试用的探针卡的卡针造成损坏。在所述保险丝本体的两端还设置有保险丝连接元件，用于保险丝元件与电流单向导通元件以及栅氧电容相连接。
[0035]综上所述，本实用新型所提供的击穿电压的测试结构，在测试样品上串联有保险丝元件与电流单向导通元件，所述保险丝元件与电流单向导通元件并联设置，采用斜坡电压法测量击穿电压时，当测试样品上的绝缘层被击穿，瞬时产生的大电流会烧断保险丝元件，防止测试用的探针卡的探针被瞬时大电流烧坏，从而节省了测量的费用；并且由于电流单向导通元件的存在，保险丝单元被烧断之后电路仍然可以导通从而测量出击穿电压等电学参数。
[0036]上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【权利要求】
1.一种击穿电压的测试结构，其特征在于，包括需要测试击穿电压的测试样品，与所述测试样品串联的保险丝元件以及电流单向导通元件，所述保险丝元件与电流单向导通元件并联设置。
2.如权利要求1所述的击穿电压的测试结构，其特征在于，所述电流单向导通元件为二极管。
3.如权利要求2所述的击穿电压的测试结构，其特征在于，所述二极管包括:半导体衬底、位于所述半导体衬底内的第一掺杂阱与第二掺杂阱、分别位于所述第一掺杂阱与第二掺杂阱内的第一掺杂区与第二掺杂区、以及位于所述第一掺杂阱与第二掺杂阱之间的半导体衬底内的浅沟道隔离。
4.如权利要求3所述的击穿电压的测试结构，其特征在于，所述半导体衬底为P型衬底。
5.如权利要求4所述的击穿电压的测试结构，其特征在于，所述第一掺杂阱与所述第一掺杂区的掺杂类型相同，所述第二掺杂阱与所述第二掺杂区的掺杂类型相同。
6.如权利要求5所述的击穿电压的测试结构，其特征在于，所述第一掺杂阱为N型阱，所述第一掺杂区为N型掺杂区，所述第一掺杂区的掺杂浓度大于所述第一掺杂阱的掺杂浓度。
7.如权利要求5所述的击穿电压的测试结构，其特征在于，所述第二掺杂阱为P型阱，所述第二掺杂区为P型掺杂区，所述第二掺杂区的掺杂浓度大于所述第二掺杂阱的掺杂浓度。
8.如权利要求1所述的击穿电压的测试结构，其特征在于，所述保险丝元件包括保险丝本体，所述保险丝本体呈管状，材质为金属或者多晶硅。
9.如权利要求8所述的击穿电压的测试结构，其特征在于，在所述保险丝本体的两端还设置有保险丝连接元件，使得保险丝元件与电流单向导通元件相连接。
10.如权利要求1所述的击穿电压的测试结构，其特征在于，所述测试样品为场效应晶体管或栅氧电容。
【文档编号】G01R31/12GK204241624SQ201420611821
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】周华阳, 宋永梁 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司