一种接触电阻的测试结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种接触电阻的测试结构，所述测试结构至少包括：制作在衬底中的主测试结构和参考结构；所述主测试结构至少包括：形成于所述衬底中的有源区；制作在所述有源区中的第一硅化物、第二硅化物以及第三硅化物；上述每一个硅化物表面制作接触插塞和电极；所述参考结构至少包括：形成于所述衬底中的第四硅化物；分别制作所述第四硅化物两侧的第四接触插塞和第五接触插塞；分别制作在第四接触插塞和第五接触插塞表面的第四电极和第五电极。利用该测试结构可以获得硅化物和硅之间的接触电阻，并且该测试结构的制备工艺与CMOS工艺兼容，适合工业化生产。
【专利说明】—种接触电阻的测试结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体测试【技术领域】，涉及一种接触电阻的测试结构，特别是涉及一种硅与硅化物之间接触电阻的测试结构。
【背景技术】
[0002]在半导体的生产工艺中，由于例如包括M0SFETS并且借助MOS或CMOS工艺制造的器件集成度的不断提高，半导体器件的小型化也正在面临着挑战。其中，随着CMOS器件尺寸的不断缩小，寄生外电阻(Rrart)成为限制晶体管性能的主要因素。寄生外电阻主要包括金属和半导体(源区/漏区)之间的接触电阻(Re)。
[0003]现有技术中，采用采用链接(Chain)方式或开尔文测试结构测得接触电阻，其中链接方式的测试结构如图1所示，在娃化物(silicide) 30A两端各连一个接触插塞(Contacplug)40A，并用金属线50A和下个单元连接，用链接方式串联起来，通过在两端测试端口之间加电压测电流方式，可以得出整个结构的电阻，再除以接触插塞的个数，就可以得出单个孔加上接触孔间硅化物电阻的一半，从而获得单个孔(金属和硅化物之间的接触电阻)的电阻，图1只示意了一个单元。但是这种测试结构仅仅能测得金属接触插塞与硅化物之间的接触电阻，不能测得硅化物与硅之间的接触电阻,而硅化物与硅之间的接触电阻是CMOS器件一个非常重要的参数。
[0004]因此提供一种能测得硅化物与硅之间的接触电阻的测试结构实属必要。
实用新型内容
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种接触电阻的测试结构，用于解决现有技术中测试结构不能测试硅与硅化物之间接触电阻的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种接触电阻的测试结构，所述测试结构至少包括:制作在衬底中的主测试结构和参考结构；
[0007]所述主测试结构至少包括:形成于所述衬底中的有源区；制作在所述有源区中的第一硅化物、第二硅化物以及第三硅化物；所述第一硅化物表面自下而上依次制作有第一接触插塞和第一电极；所述第二硅化物表面自下而上依次制作有第二接触插塞和第二电极；所述第三硅化物表面自下而上依次制作有第三接触插塞和第三电极；
[0008]所述参考结构至少包括:形成于所述衬底中的第四硅化物；分别制作所述第四硅化物两侧的第四接触插塞和第五接触插塞；分别制作在第四接触插塞和第五接触插塞表面的第四电极和第五电极。
[0009]作为本实用新型接触电阻的测试结构的一种优化的结构，所述第一接触插塞、第二接触插塞间的距离SD1，所述第二接触插塞、第三接触插塞间的距离为D2，第四接触插塞、第五接触插塞间的距离为D3, D2 = 2D1； D1 = D3。
[0010]作为本实用新型接触电阻的测试结构的一种优化的结构，所述第一接触插塞、第二接触插塞、第三接触插塞、第四接触插塞以及第五接触插塞之间通过第一钝化层隔离开。
[0011]作为本实用新型接触电阻的测试结构的一种优化的结构，所述第一钝化层的材料为氧化硅或者氮化硅。
[0012]作为本实用新型接触电阻的测试结构的一种优化的结构，所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极以及第五电极之间通过第二钝化层隔离开。
[0013]作为本实用新型接触电阻的测试结构的一种优化的结构，所述第二钝化层的材料为低K或者超低K介质材料。
[0014]作为本实用新型接触电阻的测试结构的一种优化的结构，所述第一硅化物、第二硅化物、第三硅化物、第四硅化物为金属硅化物。
[0015]作为本实用新型接触电阻的测试结构的一种优化的结构，所述第一硅化物、第二硅化物、第三硅化物、第四硅化物为镍硅化物或者钛硅化物。
[0016]作为本实用新型接触电阻的测试结构的一种优化的结构，所有接触插塞与硅化物的接触处均设置有粘附层。
[0017]如上所述，本实用新型的接触电阻的测试结构，所述测试结构至少包括:制作在衬底中的主测试结构和参考结构；所述主测试结构至少包括:形成于所述衬底中的有源区；制作在所述有源区中的第一硅化物、第二硅化物以及第三硅化物；所述第一硅化物表面自下而上依次制作有第一接触插塞和第一电极；所述第二硅化物表面自下而上依次制作有第二接触插塞和第二电极；所述第三硅化物表面自下而上依次制作有第三接触插塞和第三电极；所述参考结构至少包括:形成于所述衬底中的第四硅化物；分别制作所述第四硅化物两侧的第四接触插塞和第五接触插塞；分别制作在第四接触插塞和第五接触插塞表面的第四电极和第五电极。利用该测试结构可以获得硅化物和硅之间的接触电阻，并且该测试结构的制备工艺与CMOS工艺兼容，适合工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为现有技术接触电阻的测试结构示意图。
[0019]图2为本实用新型的接触电阻的测试结构示意图。
[0020]元件标号说明
[0021]I 主测试结构
[0022]2 参考结构
[0023]10 衬底
[0024]20 有源区
[0025]301第一硅化物
[0026]302第二硅化物
[0027]303第三硅化物
[0028]304第四硅化物
[0029]401第一接触插塞
[0030]402第二接触插塞
[0031]403第三接触插塞
[0032]404第四接触插塞
[0033]405第五接触插塞
[0034]501第一电极
[0035]502第二电极
[0036]503第三电极
[0037]504第四电极
[0038]505第五电极
[0039]601第一钝化层
[0040]602第二钝化层
【具体实施方式】
[0041]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0042]请参阅附图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0043]如2图所示，本实用新型提供一种接触电阻的测试结构，该测试结构用于获得硅和硅化物之间的接触电阻，包括:一主测试结构I和一参考结构2，所述主测试结构I和参考结构2均制作在衬底10中。
[0044]其中，所述主测试结构I至少包括:有源区20、第一硅化物301、第二硅化物302、第三硅化物303、第一接触插塞401、第二接触插塞402、第三接触插塞403、第一电极501、第二电极502和第三电极503。
[0045]所述有源区20形成于所述衬底10中；第一硅化物301、第二硅化物302以及第三硅化物303分别制作在所述有源区20中；所述第一硅化物301表面自下而上依次制作有第一接触插塞401和第一电极501 ;所述第二硅化物302表面自下而上依次制作有第二接触插塞402和第二电极502 ;所述第三硅化物303表面自下而上依次制作有第三接触插塞403和第三电极503。
[0046]所述参考结构2至少包括:第四硅化物304、第四接触插塞404、第五接触插塞405、第四电极504、第五电极505。
[0047]所述第四硅化物304形成于所述衬底10中；所述第四接触插塞404和第五接触插塞405分别制作所述第四硅化物304两侧；第四电极504和第五电极505分别制作在第四接触插塞404和第五接触插塞405表面。
[0048]优选地，所有接触插塞与硅化物的接触处均设置有粘附层(未予以图示)，以降低金属插塞与硅化物之间的接触电阻，更好的满足器件的要求。
[0049]作为示例，所述第一硅化物301、第二硅化物302间的距离为D1，所述第二硅化物302、第三硅化物303间的距离为D2，第四接触插塞404、第五接触插塞405间的第四硅化物304 的长度为 D3J D2 = 2Dj, D1 = D3。
[0050]所述第一硅化物301、第二硅化物302、第三硅化物303、第四硅化物304可以为金属硅化物，例如，可以是镍硅化物或钛硅化物等等。所述第一接触插塞401、第二接触插塞402、第三接触插塞403、第四接触插塞404、第五接触插塞405可以均为钨材料，但并不限于此，也可以是其他合适的金属材料。
[0051]更进一步地，所述第一接触插塞401、第二接触插塞402、第三接触插塞403、第四接触插塞404以及第五接触插塞405之间通过第一钝化层601隔离开。其中，所述第一钝化层601的材料为氧化硅或者氮化硅，但并不限于此。
[0052]再进一步地，所述第一电极501、第二电极502、第三电极503、第四电极504以及第五电极505之间通过第二钝化层602隔离开。其中，低K或者超低K介质材料。
[0053]在第一电极501、第三电极503、第四电极504上施加正电压,所述第二电极502和第五电极505上时间负电压。
[0054]所述第一电极501和第二电极502间的电流依次流过第一电极501、第一接触插塞401、第一硅化物301、长度为Dl的有源区、第二硅化物302、第二接触插塞402、第二电极502。所有金属电极、硅化物及接触插塞的电阻可以忽略不计，该电流流经的总电阻为R1，R1=Rcs+Rss+Rd, Rcs表示两边接触插塞(contact)与娃化物(silicide)之间的接触电极，Rss表示两边硅化物与有源区硅之间的接触电阻，Rd表示长度为Dl的有源区的电阻。
[0055]所述第二电极502和第三电极503间的电流依次流过第三电极503、第三接触插塞403、第三硅化物303、长度为D2的有源区、第二硅化物302、第二接触插塞402、第二电极502。所有金属电极、硅化物及接触插塞的电阻可以忽略不计，该电流流经的总电阻为R2，R2 = Rcs+Rss+R2d, Rcs表示两边接触插塞(contact plug)与娃化物(silicide)之间的接触电极，Rss表示两边硅化物与有源区硅之间的接触电阻，R2d表示长度为D2的有源区的电阻。
[0056]由于 D2 = 2D1，所以，R2d = 2Rd, R2-R1 = R2d_Rd = Rd。
[0057]所述第四电极504和第五电极505间的电流依次流过第四电极504、第四接触插塞404、第四娃化物304、第五接触插塞405、第五电极505。所有金属电极、娃化物及接触插塞的电阻可以忽略不计，该电流流经的总电阻为R3, R3 = Res, Rcs表示两边接触插塞(contact)与娃化物(silicide)之间的接触电极。
[0058]由 Rl = Rcs+Rss+Rd,得到 Rss = Rl-Rcs-Rd = R1-R3- (R2-R1) = 2R1-R2-R3，又因为电流经过两次有源区硅和硅化物的界面，上述Rss除以2，得到Rss/2 = Rl-(R2+R3)/2。
[0059]通过本实用新型的测试结构，只要测得Rl、R2、R3的电阻就可通过Rl_ (R2+R3)/2计算得到硅和硅化物之间的接触电阻。
[0060]综上所述，本实用新型提供一种接触电阻的测试结构，所述测试结构至少包括:制作在衬底中的主测试结构和参考结构；所述主测试结构至少包括:形成于所述衬底中的有源区；制作在所述有源区中的第一硅化物、第二硅化物以及第三硅化物；所述第一硅化物表面自下而上依次制作有第一接触插塞和第一电极；所述第二硅化物表面自下而上依次制作有第二接触插塞和第二电极；所述第三硅化物表面自下而上依次制作有第三接触插塞和第三电极；所述参考结构至少包括:形成于所述衬底中的第四硅化物；分别制作所述第四硅化物两侧的第四接触插塞和第五接触插塞；分别制作在第四接触插塞和第五接触插塞表面的第四电极和第五电极。利用该测试结构可以获得硅化物和硅之间的接触电阻，并且该测试结构的制备工艺与CMOS工艺兼容，适合工业化生产。
[0061]所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0062]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种接触电阻的测试结构，其特征在于，所述接触电阻的测试结构至少包括:制作在衬底中的主测试结构和参考结构； 所述主测试结构至少包括:形成于所述衬底中的有源区；制作在所述有源区中的第一硅化物、第二硅化物以及第三硅化物；所述第一硅化物表面自下而上依次制作有第一接触插塞和第一电极；所述第二硅化物表面自下而上依次制作有第二接触插塞和第二电极；所述第三硅化物表面自下而上依次制作有第三接触插塞和第三电极； 所述参考结构至少包括:形成于所述衬底中的第四硅化物；分别制作所述第四硅化物两侧的第四接触插塞和第五接触插塞；分别制作在第四接触插塞和第五接触插塞表面的第四电极和第五电极。
2.根据权利要求1所述的接触电阻的测试结构，其特征在于:所述第一硅化物、第二硅化物间的距离为D1，所述第二硅化物、第三硅化物间的距离为D2，第四接触插塞、第五接触插塞间的第四硅化物的长度为D3, D2 = 2D1； D1 = D3。
3.根据权利要求1所述的接触电阻的测试结构，其特征在于:所述第一接触插塞、第二接触插塞、第三接触插塞、第四接触插塞以及第五接触插塞之间通过第一钝化层隔离开。
4.根据权利要求3所述的接触电阻的测试结构，其特征在于:所述第一钝化层的材料为氧化硅或者氮化硅。
5.根据权利要求1所述的接触电阻的测试结构，其特征在于:所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极以及第五电极之间通过第二钝化层隔离开。
6.根据权利要求5所述的接触电阻的测试结构，其特征在于:所述第二钝化层的材料为低K或者超低K介质材料。
7.根据权利要求1所述的接触电阻的测试结构，其特征在于:所述第一硅化物、第二硅化物、第三硅化物、第四硅化物为金属硅化物。
8.根据权利要求7所述的接触电阻的测试结构，其特征在于:所述第一硅化物、第二硅化物、第三硅化物、第四硅化物为镍硅化物或者钛硅化物。
9.根据权利要求1所述的接触电阻的测试结构，其特征在于:所有接触插塞与硅化物的接触处均设置有粘附层。
【文档编号】H01L21/66GK204102867SQ201420603883
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】刘英明 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司