Тестовая структура для контроля отклонений размеров элементов интегральных схем

Союз Советски кСоциапистическихРеспубпик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл. с присоединением заявки РВ Н 0121/66 Фкудерствкнны 5 квинтет СССР но аелем неебретеннй н еткрытнй) ТЕСТОВАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ КОНТРОЛ ОТКЛОНЕНИЙ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ. СХЕМ 1 носится к стности к ий размер схем в ус-Изобретение о ной технике, в ч контроля отклоне тов интегральных изводства,цесса фотолитографии, опредеразбросом в свойствах мате- в толщинах применяемых по- условий экспонирования, трав" т.д. Роль таких отклонений заметна для элементов малыхВсе это требует тщательного отклонений размеров элеменоцессе изготовления прибокого пр ляемого н-. вопросамв элеменловиях пр ыти ления 5 особеназм онтрол то ро Известна контроля раз ных схем, со положенными графическими нены прямоуг пируемыми ра Размеры э определяют и визуального мента с коор микрометра. что наблюдае мента имеетИнтегральные схемы изготавливают на подложке методами послойной фотолитографии с применением маски или фотощаблона, на котором все элементы имеют строго определенные размеры. Полученные элементы, как правило,. имеют отклонения размеров от размеров фотошаблона, например попричине бокового растрава под край маски, Гру-. бую доводку размеров элементов под15 номинал выполняют, задавая на фотощаблоне припуски на сторону (границу) элемента, учитывающие типичную величину отклонений размеров. Однако на практике может иметь место существенное отклонение размеров от номинала до 0,5-1,5 мкм на сторону по причине разброса параметров технологичестестовая струк меров элементо держащая подло на ее говерхнослоями, в кот ольные элементзмерами по их лементов и их утем последова совмещения сто динатным визир Однако в резул мая граница тр сложный профил тура дляв интегральжку с рас".сти лито орых выполы с контро". границам 1.отклонениятельногорон элеом окуляра ьтате того, авления эле-ь с разны 3 96312 ми отражающими свойствами на его участках, достоверность такого конт" роля недостаточно высока, а сам визу" альный способ контроля отклонений размеров является как малопроизводи 5 тельным, так и недостаточно информативным, поскольку отсчет размеров по визуальной картине не позволяет оп" ределять размеры в зависимости от электрофизических свойств используемых слоев и элементов, что является определяющим для обеспечения высокого качества элементов интегральных схем.Наиболее близким к предлагаемому является тестовая структура для контроля отклонений размеров элементов инТегральных схем, содержащая подложку с расположенными на ее поверхности литографическими слоями, в которых выполнены два тонкопленочных резистора в виде прямоугольных элементов с контактными площадками на концах, причем прямоугльные элементы имеют одинаковую длину, и разную ширину 121. 5К недостаткам этой тестовой струков туры следует отнести невысокую достоверность результатов контроля, обусловленную тем, что измерения носят индивидуальный характер, а также то, что с помощью известной тестовой структуры можно контролировать только резистивные слои, что существенно ограничивает область ее применения,Цель изобретения - повышение достоверности контролй и расширение области применения,тесТРвой структуры,Поставленная цель достигается тем что в тестовой структуре для контроля отклонений размеров элементов ин 40 тегральных схем, содержащей подложку с расположенными на ее поверхности литографическими слоями, в которых выполнены тонкопленочные резисторы в виде прямоугольных, элементов с койтактными площадками на концах, в пря 45 моугольных элементах каждого тонкопленочного резистора сформированы прямоугольные области одинаковой длины с удельным сопротивлением, отличным от удельного сопротивления ма" 5 ф териала тонкопленочных резисторов, .причем один из. тонкопленочных резисторов по отношению к другому имеет одинаковую суммарную ширину прямоугольных областей, но разное их ко- И личество, а по отношению к каждому из остальных тонкопленочных резисторов имеет одинковое количество,1 4но разную суммарную ширину прямоугольных областей.Кроме того, что прямоугольные области с большим удельным сопротивлением, чем у материала тонкопленочныхрезисторов, ориентированы вдоль ихпродольной оси симметрии.А прямоугольные области с меньшимудельным сопротивлением, чем у материала тонкопленочных оезисторов,ориентированы поперек их продольнойоси симметрии.На фиг. 1 и 2 изображены вариантыпредлагаемой тес,оной структуры,имеющие прямоугольные области с меньшим и большим, чем у материала тонкопленочных резисторов удельными сопротивлениями, вид сверху; на фиг.3 разрез А-А на фиг, 1; на фиг,разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 и 6 графические зависимости сопротивления тонкопленочного резистора от суммарной ширины прямоугольных областей.Тестовая структура содержит: окисленную поверхность 1 кремниевой подложки 2, тонкопленочные резисторы 36, прямоугольный элемент 7 из поликристаллического кремния, прямоугольные окна 8 в диэлектрическом слое 9,проводники 10, контактные площадки11, прямоугольные области 12 с меньшим 1 чем у резисторов удельным сопротивлением.Пример применения тестовой структуры (ТС), имеющей прямоугольные области с меньшим, чем у материалатонкопленочных резисторов удельнымсопротивлением (фиг. 1 и 3).На окисленную поверхность 1 полупооводниковой подложки 2 нанесенылитографические слои, в которых выполнены тонкопленочные резисторы 3-6.Каждый из них представляет собой пря;моугольный элемент 7 из поликристаллического кремния, к которому сверхучерез прямоугольные окна 8 в диэлектрическом слое 9 контактируют проводники 10 и контактные площадки 11 изаллюминия. В результате в прямоугольных элементах 7 образуются прямоугольные областй 12 с меньшим, чему материала резисторов 3-6 удельнымсопротивлением. Причем длины этихобластей равны между собой, а ширинаи количество связаны следующим образом Б Ь пбф п 45 96312где и - количество прямоугольных обкластей К-ого резистора;д - ширина прямоугольных областей К-ого резистора.Сопротивление каждого тонкопленоч1 ного резистора В зависит от суммар-нойширины прямоугольных областейОк = д к" и . Измеряя й через контактные площадки 11, наносим соответствующие точки на график (фиг. 5), о,Если размеры каждой прямоугольнойобласти изменились на 2 ах (где ь х,уход размеров на сторону), то разница в сопротивлениях резисторов 4 и 55 4 (2)будет соответствовать приращениесуммарной ширины4 Ы 2 ах(п 4 - п 5).(3)Определив ад иэ графической зависимости (Фиг. 5), мОжнО Вычислить 2 всреднее отклонение размеров ьх полосок 4 на одну сторону по формулеах =ьд(4)Описанная тестовая структура показывает возможность контроля геометрических размеров элементов с границами в диэлектрическом слое, расположенных на проводящем слое, например межслойных контактов. При этомвеличина дх характеризует отклонениеграницы слоя диэлектрика, вызванноеувеличением размеров межслойных контактов в форме полосок, цто существенно расширяет область ее применения,Пример тестовой структуры, имею"щей прямоугольные области с меньшим,чем у материала тонкопленочных резисторов сопротивлением (фиг. 2 и 4). формула -изобретения 1, Тестовая структура для контроля отклонений размеров элементов инС тегральных схем, содержащая подложку с расположеннымй на ее поверхности литографическими слоями, в которых выполнены тонкопленочные резисторы в виде прямоугольных элементов с контактными площадками на концах, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения области применения тестовой структуры, в прямоугольных элементах каждого тонкопленочного резистора сформированы прямоугольные области одинаковой длины с удельным сопротивлением, отличным от удельного; сопротивления материала тонкопленочных резисторов, причем один из тонкопленочных резисторов по отношению к другому имеет одинаковую суммарную ширину прямоугольных областей, но разное их количвство, а по отношению к каждому из остальных тонкоНа окисленной поверхности 1 подложки 2 нанесены литографические слои, в которых выполнены тонкопленочные резисторы 3-6. Каждый из них представляет собой прямоугольный элемент 7 из поликристаллического кремния, к которому через прямоуголь" ные окна 8. в диэлектрицеском слое 9 контактирует контактные площади 11 из алюминия. Кроме тога, в прямоугольных элементах 7 вытравлены прямоугольные области 12 одинаковой длины, но разной ширины д, д 4, д 5, дь и количестВа п п 4 п 5 п 6 которые55 также связаны между собой выражением (1).Величина ах отклонения размеров элементов на сторону также опреде 1 бляется из графика (фиг. 6) и формулы (4).Предлагаемая тестовая структура показывает возможность контроля отклонений геометрических размеров элементов на основе проводящих слоев, формируемых на диэлектрическом осно.Вании (подложке).Предлагаемая ТС позволяет повысить достоверность контроля размеров элементов эа счет применения большого числа тонкопленочных резисторов и прямоугольных областей, что значительно сокращает влияние на результаты контроля случайных факторов. Кроме того, она позволяет контролировать отклонения размеров не только проводящих, но и диэлектрических слоев, .Что расширяет ее область применения.Такая тестовая структура одинаковопригодна для работы с негативным и позитивным Фоторезистом, с . темным и светлым рабочим полем полосок на фотошаблоне в зависимости от применяемой технологии Формирования диэлектрических и проводящих слоев, Таким образом, предлагаемая ТС является удобным инструментом для оценки качества проведения операций фотолитографи, и операций нанесения слоев, формирующих элементы интегральных схем.7 9631 йленочных резисторов имеет одинаковое количество, но разную суммарную ширину прямоугольных областей.2, Тестовая структура по и, 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что пря ю иоугольные области с большим удельным сопротивлением, чем у материала тонкопленочных резисторов, ориентированы вдоль их продольной оси симметрии.3. Тестовая структура но и. 1, 0 о т л и ч а ю щ а я с я тем, что ,прямоугольные области с меньшим удель 21 8ным сопротивлением, чем у материала тонкопленочных резисторов, ориентированы поперек их продольной оси симметрии. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Введение в фотолитографию. ПодВ. Рубцовунова Корректор Гт т Тираж 761ИПИ Государственного копо делам изобретений и, Москва, Ж, Раушска Заказ 7528/78 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект Составител Редактор Ю. Середа Техред С,И