专利名称：监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元及测试方法
技术领域：
本发明涉及监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构及其利用的测试方法，特别涉及在沟渠电容动态随机存取内存(Trench-DRAM)制程中，监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构及其利用的测试方法。
背景技术：
在半导体制程中，为维持产品品质的稳定，须针对所生产的半导体组件持续进行在线测试。通常在进行各项制程的同时，还会采用相同的步骤制作测试用组件，称为测试单元(Test Key)，通过量测该测试单元的各项电性参数作为检视制程是否正常的指标，进而有效控制广品品质。
请参照图I，显示了传统沟渠电容动态随机存取内存装置在制造过程中，其一部份数组布局10的俯视图。此外，请参照图2，为一剖面示意图，显示沿图I所标示2-2’切线的测试单元结构。请参照图1，该数组布局10包含多个沟渠电容DT0、DT1、DT2、DT3、DT4、DT5、以及DT6。多个闸极导体(Gate Conductor, GC)线GCO、GC1、GC2、GC3、及GC4，与位于其上的位线BLO、BL1、以及BL2以正交方式排列。该沟渠电容DTO、DTI、DT2、DT3、DT4、DT5、以及DT6以相同制造程序并在同一步骤中所形成。因此，每一个沟渠电容DT0、DT1、DT2、DT3、DT4、DT5、以及DT6的结构大致上相同。请参照图2，每一个沟渠电容DT2、及DT3深埋制作于基板5中，该沟渠电容包含浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation, STI) 11及单边埋藏导电带(Single Side Buried Strap, SSBS)12。重掺杂源极/汲极13被形成于该娃基板5中，并分别位于该沟渠电容的两侧。埋藏带外扩散区(图中未显示)被植入于该硅基板5中，并位于该沟渠电容的一侧，以与该单边埋藏导电带12相邻。覆绝缘层14配置于该沟渠电容DT2及DT3之上以及该基板5的上表面。多个行闸极导体线60)、6(1、602、603、及GC4彼此平行设置于该硅基板5的上表面。该闸极导体线GCO配置于该覆绝缘层14之上并直接位于该沟渠电容DT2之上。该闸极导体线GCl配置于该覆绝缘层14之上并位于该沟渠电容DT2以及DT3之间。该闸极导体线GC2配置于该覆绝缘层14之上并直接位于该沟渠电容DT3之上。该闸极导体线GC4配置于该覆绝缘层14之上并位于该沟渠电容DT3及DT4之间。每个位线BL0、BL1、以及BL2经由位线接触(Bitline Contact，CB) 15与对应晶体管的源极/汲极区域电性连结。两相邻的该位线接触由介电层16所分离。已知用以监测沟渠电容制程过程中闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)错位的原理，乃是通过分别量测闸极导体线GCO以与门极导体线GCl的临界电压(threshold voltage)值来评估GC-DT的对不准情形。然而，已知监测沟渠电容制程过程中GC-DT错位的方法是不精准的。当没有GC-DT错位发生时，该闸极导体线GCO以与门极导体线GCl的临界电压被定义为标准值Vth。当闸极导体向左移的错位发生时，该闸极导体线GCO以与门极导体线GCl所量测出的临界电压小于该标准值Vth。不幸地，当闸极导体向右移的错位发生时，该闸极导体线GCO以与门极导体线GCl所量测出的临界电压大致等于该标准值Vth。因此，仅通过量测临界电压，无法判断是否GC-DT发生错位。
基于上述，目前业界亟需一种较为精确的方法，来判断闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)是否发生错位。
发明内容
本发明提供一种监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构，包含沟渠电容结构，包含多个平行的沟渠电容线以及沟渠电容连结，其中该多个沟渠电容线经由该沟渠电容连结达到彼此电性连结；埋藏带外扩散区，其中该埋藏带外扩散区与该沟渠电容线的第一侧相邻，其中该沟渠电容线具有第二侧，位于该第一侧的反面，且没有埋藏带外扩散区与该第二侧相邻；第一闸极导体结构包含多个平行的第一闸极导体线以及第一闸极导体连结，该第一闸极导体线经由该第一闸极导体连结达到彼此电性连结，且每个第一闸极导体线直接配置于对应的沟渠电容线之上；以及，第二闸极导体结构包含多个第二闸极导体线以及第二闸极导体连结，该第二闸极导体线经由该第二闸极导体连结达到彼此电性连结，且该第一闸极导体线及该第二闸极导体线互相平行，且该第一闸极导体线及该第二闸极导体线交替排列。
根据本发明另一实施例，本发明还提供一种监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，包含提供上述测试单元结构；量测介于该第一闸极导体线以及该沟渠电容线间的第一电容值，以及介于该第二闸极导体线以及该埋藏带外扩散区的第二电容；以及，将该第一电容值与第一参考信息比较，以及将该第二电容值与第二参考信息比较。值得注意的是，该第一参考信息指当没有闸极导体对深沟渠电容错位发生时，该第一闸极导体线及该沟渠电容线之间的电容值；以及，该第二参考信息指当没有闸极导体对深沟渠电容错位发生时，该第二闸极导体线以及该埋藏带外扩散区之间的电容值。以下通过数个实施例及比较实施例，以更进一步说明本发明的方法、特征及优点，但并非用来限制本发明，本发明的范围应以权利要求书所限定的范围为准。
图I显示了传统沟渠电容动态随机存取内存装置在制造过程中一部份的数组布局的俯视图；图2为剖面示意图，显示沿图I所标示的2-2’切线的测试单元结构；图3显示根据本发明一实施例所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构的俯视图；图4为剖面示意图，显示沿图3所标示的4-4’切线的测试单元结构；第5及6图显示当图4所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构发生闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)错位发生时的剖面示意图。主要组件符号说明已知技术5 基板；10 传统沟渠电容动态随机存取内存装置数组布局；11 浅沟槽隔离；12 单边埋藏导电带；
13 重掺杂源极/汲极；14 覆绝缘层；15 位线接触；16 介电层；2-2，切线；BL0、BL1、BL2 位线；DT0、DT1、DT2、DT3、DT4、DT5、DT6 沟渠电容；GC0、GC1、GC2、GC3、GC4 闸极导体线； 本发明实施例4-4， 切线；50 基板；100 监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构；101 浅沟槽隔离；102 单边埋藏导电带(多晶硅)；103 重掺杂源极/汲极；104 覆绝缘层；105 位线接触；106 介电层；110 第一闸极导体结构；111 第二闸极导体结构；112 沟渠电容结构；120 埋藏带外扩散区；BLO、BL1、BL2 位线；GCa 第一闸极导体线；GCac 第一闸极导体连结；GCb 第二闸极导体线；GCbc 第二闸极导体连结；DT 沟渠电容线；以及DTc 沟渠电容连结。
具体实施例方式请参照图3及图4，图3是根据本发明一实施例所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构100的俯视图，该闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)没有错位发生；图4为剖面示意图，显示沿图3所标示的4-4’切线的测试单元结构。如图3及图4所示，该测试单元100包含多个第一闸极导体线GCa及多个第二闸极导体线GCb。该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb的结构可为金属闸极、多晶硅/金属硅化物/氮化硅堆栈闸极等等。此外，该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb彼此互相平行，且该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb彼此互相交替排列。举例来说，一个第一闸极导体线GCa可以配置于两相邻的第二闸极导体线GCb之间，以及一个第二闸极导体线GCb可以配置于两相邻的第一闸极导体线GCa之间。值得注意的是，该第一闸极导体线GCa并不会与该第二闸极导体线GCb直接接触。该多个第一闸极导体线GCa彼此通过第一闸极导体连结GCac达到彼此的电性连结，以及该多个第二闸极导体线GCb彼此通过第二闸极导体连结GCbc达到彼此的电性连结。请参照图3，该多个第一闸极导体线GCa以及该第一闸极导体连结GCac构成第一闸极导体结构110,该第一闸极导体结构110可为梳状结构。同时地，该多个第二闸极导体线GCb以及该第二闸极导体连结GCbc构成第二闸极导体结构111，该第二闸极导体结构111可为梳状结构。电压讯号可以经由该第一闸极导体连结GCac来施予该第一闸极导体线GCa。同样地，电压讯号可以经由该第二闸极导体连结GCbc来施予该第二闸极导体线GCb。仍请参照图3，多个排位线BL0、BL1、以及BL2配置于介电层106上，而该介电层106配置于该基板50上。该位线BL0、BL1、以及BL2与位于其下的该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb达成正交。该介电层106可包含氮化硅层、以及硼磷硅玻璃(BPSG)层。该介电层106填满该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb之间的空隙。传统微影蚀刻制程可以被用来形成位线接触(CB) 105。该位线接触化8)105与该位线此0、81^1、以及此2直接接触。 请参照图3，该测试单元100进一步包含多个沟渠电容线DT，该多个沟渠电容线DT 与该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb平行(以俯视图的观点)。该多个沟渠电容线DT形成于该基板50内。该多个沟渠电容线DT直接配置于该第一闸极导体线GCa之上，或者是该多个沟渠电容线DT直接配置于该第二闸极导体线GCb之上。值得注意的是该沟渠电容线DT并不会同时配置于该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb之上。在图3及图4所示的实施例中，该多个沟渠电容线DT仅直接配置该多个第一闸极导体线GCa之上，并与该多个第一闸极导体线GCa对应。请参照图3，该多个沟渠电容线DT经由沟渠电容连结DTc达到彼此电性连结，且该沟渠电容线DT以及该沟渠电容连结DTc构成沟渠电容结构112，该沟渠电容结构112为梳状结构。在本发明中，已知所使用的沟渠电容(请参照图I)被本发明所述的沟渠电容线DT所取代。该测试单元100的该沟渠电容线DT是在同一步骤中所制得的，且具有相同的尺寸。请参照图4，该沟渠电容线DT包含浅沟槽隔离(STI) 101及多晶硅填充物(包含单边埋藏导电带(SSBS)) 102。该重掺杂源极/汲极103在该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb形成后，以植入方式形成于该基板50内。值得注意的是，该重掺杂源极/汲极103配置于该沟渠电容线DT的两侧。埋藏带外扩散区120植入于该基板50中，该埋藏带外扩散区120位于该沟渠电容线DT的一侧，并与该单边埋藏导电带(SSBS) 102相邻。换言之，该埋藏带外扩散区120仅配置于沟渠电容线DT的一侧。覆绝缘层104直接配置于该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb之上，用以将该闸极导体线与该沟渠电容线分隔。本发明的特征在于，通过该第一闸极导体结构110、该第二闸极导体结构111、及该沟渠电容结构112，来对该沟渠电容线DT以及该第一闸极导体线GCa间的电容值进行量测，并对该沟渠电容线DT该第二闸极导体线GCb间的电容值进行量测。以下通过图4-6来说明本发明一实施例所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法。图4为沿图3所标示4-4’切线的测试单元剖面结构示意图，其显示了闸极导体对深沟渠电容配置上的理想状态，也就是该闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)没有错位发生。于此同时，图5显示了当闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)发生错位时的示意图，该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb朝着该沟渠电容线DT的左侧偏移，也就是导致闸极导体左位移的状况。此外，图6显示了当闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)发生错位时的示意图，该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb朝着该沟渠电容线DT的右侧偏移，也就是导致闸极导体右位移的状况。由于测试单元内的第一闸极导体线GCa与内存数组同步进行定义，即使用同一光罩，因此，若使用该光罩进行第一闸极导体线GCa定义在内存数组中出现对不准情形，在该测试单元中同样会发生。
在本发明实施例中，有别于已知技艺使用易受干扰的临界电压量测法，取代使用较为精准的电容量测法。根据本发明所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，该第一闸极导体线GCa作为第一电容的第一电极。而作为该第一电容的第二电极为沟渠电容线DT的多晶硅102。在没有闸极导体对深沟渠电容错位发生时，介于该第一闸极导体线GCa以及该沟渠电容线DT之间的该第一电容具有电容值Cl (该电容值Cl是通过提供第一电压至该第一闸极导体线GCa，以及提供第二电压至该沟渠电容线DT来进行量测的)。同样地，该第二闸极导体线GCb作为第二电容的第一电极。而作为该第二电容的第二电极为与该沟渠电容线DT相邻的该埋藏带外扩散区120。在没有闸极导体对深沟渠电容错位发生时，介于该第二闸极导体线GCb以及该埋藏带外扩散区120之间的该第二电容具有电容值C2 (该电容值C2是通过提供第一电压至该第二闸极导体线GCb，以及提供第二电压至该埋藏带外扩散区120来进行量测的)。因为该第二闸极导体线GCb不与该埋藏带外扩散区120直接重叠；亦即，当没有闸极导体对深沟渠电容错位发生时，该第二电容值C2近似于O。图5显示了当闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)发生错位时的示意图，该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb朝着该沟渠电容线DT的左侧偏移。请参照图5，该闸极导体左位移的状况发生，使得该第一闸极导体线GCa与该多晶硅102 (该沟渠电容线DT)之间的重叠部份会减少，但是该第一闸极导体线GCa会进一步与该埋藏带外扩散区120部份重叠，因此该第一电容(图5所示结构)所量测到的电容值CLl会大于该电容值Cl (即CLl > Cl)。于此同时，该第二闸极导体线GCb同样朝着该沟渠电容线DT的左侧偏移。因此，该图5所述的第二电容其电容值CL2仍会等于电容值C2(即C2 = CL2)。图6显示了当闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)发生错位时的示意图，该第一闸极导体线GCa以及该第二闸极导体线GCb朝着该沟渠电容线DT的右侧偏移。请参照图6，该闸极导体右位移的状况发生，使得该第一闸极导体线GCa与该多晶硅102 (该沟渠电容线DT)之间的重叠部份会减少，因此该第一电容(图6所示结构)所量测到的电容值CRl会小于该电容值Cl (即Cl > CRl)。于此同时，自从该第二闸极导体线GCb同样朝着该沟渠电容线DT的右侧偏移，使得该第二闸极导体线GCb更进一步与该埋藏带外扩散区120接近，和/或导致该第二闸极导体线GCb与该埋藏带外扩散区120形成部份重叠。因此，该图6所述的第二电容其电容值CR2会等于或大于(当该第二闸极导体线GCb与该埋藏带外扩散区120部份重叠)该电容值C2 (即C2彡CR2)。基于上述，本发明所述的该测试单元结构可以通过量测第一闸极导体线GCa以及该沟渠电容线DT之间的电容值，以及该第二闸极导体线GCb以及该埋藏带外扩散区120的电容值，达到监测闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)错位的目的。此外，本发明所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构，可以进一步判断出当该闸极导体对深沟渠电容(GC-DT)发生错位时，该闸极导体线向深沟渠电容左边偏移或是右边偏移。 虽然本发明已公开了上述的较佳实施例，但本发明并不限于此，本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所限定的范围为准。
权利要求
1.一种监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构，其特征在于 沟渠电容结构，包含多个平行的沟渠电容线以及沟渠电容连结，所述多个沟渠电容线经由所述沟渠电容连结达到彼此电性连结； 埋藏带外扩散区，所述埋藏带外扩散区与所述沟渠电容线的第一侧相邻，所述沟渠电容线具有第二侧，位于所述第一侧的反面，且没有埋藏带外扩散区与所述第二侧相邻； 第一闸极导体结构，包含多个平行的第一闸极导体线以及第一闸极导体连结，所述第一闸极导体线经由所述第一闸极导体连结达到彼此电性连结，且每个第一闸极导体线直接配置于对应的沟渠电容线之上；以及 第二闸极导体结构，包含多个第二闸极导体线以及第二闸极导体连结，所述第二闸极导体线经由所述第二闸极导体连结达到彼此电性连结，且所述第一闸极导体线及所述第二闸极导体线互相平行，且所述第一闸极导体线及所述第二闸极导体线交替排列。
2.根据权利要求I所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构，其特征在于所述第二闸极导体不与所述沟渠电容线重叠。
3.根据权利要求I或2所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构，还包含 多个位线，其特征在于所述多个位线与位于所述多个位线下的所述第一闸极导体线以及所述第二闸极导体线达成正交。
4.根据权利要求I或2所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构，其特征在于所述沟渠电容结构为梳状结构，所述第一闸极导体结构为梳状结构，以及所述第二闸极导体结构为梳状结构。
5.根据权利要求I或2所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构，其特征在于所述第一闸极导体结构及所述第二闸极导体结构彼此之间没有达到电性连结。
6.一种监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，其特征在于 提供测试单元结构，所述测试单元结构包含 沟渠电容结构，包含 多个平行沟渠电容线以及沟渠电容连结，所述沟渠电容线经由所述沟渠电容连结达到彼此电性连结； 埋藏带外扩散区与所述沟渠电容线的第一侧相邻，所述沟渠电容线具有第二侧，位于所述第一侧的反面，且没有埋藏带外扩散区与所述第二侧相邻； 第一闸极导体结构，包含多个平行的第一闸极导体线以及第一闸极导体连结，所述第一闸极导体线经由所述第一闸极导体连结达到彼此电性连结，且每个第一闸极导体线直接配置于对应的沟渠电容线之上；以及 第二闸极导体结构，包含多个第二闸极导体线以及第二闸极导体连结，所述第二闸极导体线经由所述第二闸极导体连结达到彼此电性连结，且所述第一闸极导体线及所述第二闸极导体线互相平行，且所述第一闸极导体线及所述第二闸极导体线交替排列； 量测介于所述第一闸极导体线以及所述沟渠电容线间的第一电容值，以及介于所述第二闸极导体线以及所述埋藏带外扩散区的第二电容值；以及 将所述第一电容值与第一参考信息比较，以及将所述第二电容值与第二参考信息比较。
7.根据权利要求6所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，其特征在于所述第二闸极导体不与所述沟渠电容线重叠。
8.根据权利要求6或7所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，所述测试单元结构还包含 多个位线，其特征在于所述多个位线与位于所述多个位线下的所述第一闸极导体线以及所述第二闸极导体线达成正交。
9.根据权利要求6或7所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，其特征在于所述沟渠电容结构为梳状结构，所述第一闸极导体结构为梳状结构，以及所述第二闸极导体结构为梳状结构。
10.根据权利要求6或7所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，其特征在于所述第一闸极导体结构以及所述第二闸极导体结构彼此之间没有达到电性连结。
11.根据权利要求6或7所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，其特征在于所述第一参考信息指当没有闸极导体对深沟渠电容错位发生时，所述第一闸极导体线及所述沟渠电容线之间的电容值。
12.根据权利要求6或7所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，其特征在于所述第二参考信息指当没有闸极导体对深沟渠电容错位发生时，所述第二闸极导体线以及所述埋藏带外扩散区之间的电容值。
13.根据权利要求6或7所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，其特征在于当闸极导体左位移发生时，所述第一电容值小于所述第一参考信息，且第二电容值等于或大于所述第二参考信息。
14.根据权利要求6或7所述的监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试方法，其特征在于当闸极导体右位移发生时，所述第一电容值大于所述第一参考信息，且所述第二电容值等于所述第二参考信息。
全文摘要
本发明公开了一种监测闸极导体对深沟渠电容错位的测试单元结构，以及测试方法。该测试单元结构包含沟渠电容结构，包含多个沟渠电容线以及沟渠电容连结；埋藏带外扩散区，与该沟渠电容线的第一侧相邻；第一闸极导体结构，包含多个平行的第一闸极导体线以及第一闸极导体连结，该第一闸极导体线彼此电性连结；以及第二闸极导体结构，包含多个第二闸极导体线以及第二闸极导体连结，该第二闸极导体线彼此电性连结，且该第一闸极导体线及该第二闸极导体线互相平行，且该第一闸极导体线及该第二闸极导体线交替排列。
文档编号H01L23/544GK102790038SQ201110208109
公开日2012年11月21日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年5月19日
发明者刘献文, 许平, 陈逸男 申请人:南亚科技股份有限公司