[发明专利]一种栅极氧化层测试结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种栅极氧化层的测试结构，尤其是一种有源区边界加强性栅极氧化层测试结构。

背景技术

随着超大规模集成电路晶体管集成度的迅速提高，MOS管的栅极氧化层厚度也越来越薄。在栅氧变薄的同时，电源电压却不宜降低，在较高的电场强度下，势必使栅氧的性能成为一个突出的问题。栅氧抗电性能不好将引起MOS器件电参数不稳定，如：阈值电压漂移、跨导下降、漏电流增加等，进一步引起栅氧的击穿，导致器件的失效，使整个集成电路陷入瘫痪。因此，有关栅氧可靠性能的测试逐渐成为最为重要的课题之一。

目前业界对于栅氧化层可靠性测试的结构主要有3种，一种是栅氧化层面积加强型(area intensive)，以栅氧化层的测试面积作为一个衡量点；一种是有源区边界加强型(field edge intensive)，是以有源区的边界长度作为一个衡量点；还有一种是多晶栅硅边界加强型(poly edge intensive)，是以多晶硅的边界长度作为一个衡量点。如图1所示，图1是现有的一种普通体硅晶圆的有源区加强型栅氧化层测试结构剖面图。在这种结构中，两个STI(浅沟槽隔离)102之间的就是有源区101，这些有源区101经过炉管后，在其表面就会长出栅氧化层103，之后多晶硅(poly)104会覆盖在上面，形成一个有多晶硅-栅氧化层-体硅，这样一个类似“三明治”结构的电容，栅氧化层103的上，下极板分别是多晶硅104及体硅100。所有栅氧化层103的下极板都是导通的，通过P+有源区105引出。空心箭头所标记的就是有源区101和STI102的交界处，即栅氧有源区边界加强型测试结构中，需要可靠性测试验证的部位。由此可见，在普通体硅晶圆中，这样一个有源区边界加强型结构单元中，可以有众多的测试部位，从而在一定的沟道宽度下，即可以实现较长的总有源区边界长度。总长度L＝单个沟道宽度*重复的有源区的个数*2(两条边)。

请参见图2，图2是利用图1中有源区边界加强型测试结构放在衬底绝缘硅晶圆上的剖面图。此时，两个STI102之间的有源区101，被衬底绝缘硅的埋氧层100’及STI102包围，而形成为一个完全封闭的区域，造成悬空。原先通过P+有源区105引出的衬底端，无法使所有的STI102之间的有源区101处于相同的电位上。由此可见，如空心箭头所标记的，可靠性测试验证的有源区101和STI102的交界处就大大减少。这样一来，有源区边界总长度就只等于单个沟道宽度。在这样的结构中，如果要使有源区边界总长度增大，只能通过提高沟道宽度来实现。可是，如果要达到和普通体硅晶圆相当的有源区边界总长度，可靠性测试在晶圆上所需要占有的面积就非常巨大了。显然，用这种结构是无法达到在较高的信心度情况下监控栅氧化层有源区边界加强型可靠性的目的。当然，我们也可以通过增加测试的样品总数量来提高信心度，可是目前为了达到这样的目的，无非就只是通过增加测试结构的面积，或者增加测试晶圆的数量来实现。这种以提高测试成本来换取高信心度的可靠性数据的方式是不可取的。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种用于有源区边界加强型的栅氧测试结构，该测试结构可以提高单个测试样本的有效有源区边界长度，从而保证测试结果的信心度。

为实现上述目的，本发明提供一种栅极氧化层测试结构，包括多个测试单元，所述每个测试单元包括有源区、氧化层和多晶硅层，所述有源区包括：

至少一个第一有源区，该第一有源区为“T”结构，其中，该“T”结构水平部分的两端部为漏、源区，剩余部分为栅区；

第二有源区，与上述“T”字结构的垂直部分相连，该第二有源区为衬底；

所述多晶硅层位于有源区之上，该多晶硅层为“凸”结构，其中该“凸”结构的突出部分覆盖在栅区上，该“凸”结构的底座部分为中空结构，包围并露出上述第二有源区；

所述氧化层位于有源区和多晶硅层之间，其中多晶硅层与栅区水平部分交叠的上下边界以及与栅区垂直部分交叠的左右边界共同组成该氧化层的有源区边界。

可选的，所述有源区进一步包括多个第一有源区，该多个第一有源区分别通过“T”结构的垂直部分连接于第二有源区上。

可选的，所述多晶硅层为具有多个突出部分的“凸”结构，该突出部分的数量对应上述第一有源区的数量，其中，该些多个突出部分分别覆盖于对应的第一有源区的栅区部分，该底座部分包围并露出第二有源区。

可选的，所述有源区进一步包括多个第一有源区，该多个第一有源区的水平部分通过垂直部分形成并联结构，该并联结构的尾端连接在第二有源区上。