[发明专利]监控基区宽度的测试结构

说明书

本发明公开了一种监控基区宽度的测试结构，包含一个位于测试结构中间区域的哑铃型的图形；在哑铃图形的两端包含有发射极窗口，发射极窗口中间为发射极多晶硅窗口，窗口的中心为接触孔；定义哑铃图形轴向为X方向，垂直于X方向为Y方向；哑铃图形的两端的发射极窗口之间的X方向长度定义为L，哑铃图形手柄区的Y方向宽度定义为W；哑铃图形的外围是由多层逐级嵌套的矩形构成，位于最外圈的是基区多晶硅层，其他向内依次为发射极多晶硅层、发射极层、发射极多晶硅层、发射极多晶硅层。本发明所述的监控基区宽度的测试结构，在芯片级电测试阶段有效监控SiGe基区电阻，这一测试结构可直观地对SiGe HBT的主要工艺过程进行监控，及时发现并解决问题。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是指一种用于SiGe HBT器件中的监控基区宽度的测试结构。

背景技术

对于SiGe HBT(HBT：Heterojunction Bipolar Transistor，异质结双极型晶体管)器件，采用P型多晶硅抬高外基区，发射极和外基区之间采用内侧墙的自对准器件结构，如图1所示，可以同时降低基极电阻和基极-集电极电容，这样的锗硅HBT器件可以得到大于300GHz的最高震荡频率fmax，其性能可以和III-V器件相当，被广泛用于光通信和毫米波应用。

SiGe HBT器件采用较小能带宽度的掺有杂质硼的锗硅碳合金为基极，由于发射极和基极有能带差，可以在保证同样的直流电流放大倍数HFE时采用较高的基区掺杂，从而得到较高的fmax。

较小的外基区电阻，包括侧墙下的连接(Link)电阻，是提升fmax的最重要的参数，link电阻是由SiGe外延成长时掺杂的硼的浓度和厚度决定的，较高的浓度和厚度可以降低link电阻；然而HBT是垂直器件，内基区的厚度，就是图1的pinch区，它是高掺杂的发射区的N型掺杂(通常为砷)扩散到基区形成的，为了较高的截止频率f_T，要求Link区浓度和宽度较低；为了Link和pinch的折中平衡，发射极杂质需要部分扩散到基区中。

由于HBT垂直器件的杂质分布特别是基区的杂质分布对直流和射频特性有很大影响，在研发过程中一般用二次离子质谱(SIMS)来表征，如图2所示；但SIMS方法周期长，费用高，如果有一个在线的测试结构来监控，则可以加快研发进度，并在后续的量产过程中持续测量工艺稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种监控基区宽度的测试结构，以直观地对SiGe HBT的主要工艺过程进行监控。

为解决上述问题，本发明所述的监控基区宽度的测试结构，用于监控SiGe HBT的工艺过程的基区电阻，所述的测试结构为X、Y方向均沿中心轴对称的结构，包含一个位于测试结构中间区域的哑铃型的图形；在哑铃图形的两端包含有发射极窗口，发射极窗口中间为发射极多晶硅窗口，窗口的中心为接触孔；定义哑铃图形轴向为X方向，垂直于X方向为Y方向；哑铃图形的两端的发射极窗口之间的X方向长度定义为L，哑铃图形手柄区的Y方向宽度定义为W；

在哑铃图形的外围，是由多层逐级嵌套的矩形构成，其中，位于最外圈的是基区多晶硅层，其他向内依次为发射极多晶硅层、发射极层、发射极多晶硅层、发射极多晶硅层。

进一步地，所述哑铃图形两端包含的发射极窗口，其Y方向上的宽度与哑铃图形手柄区的宽度保持一致，同为W。

进一步地，所述哑铃图形两端在X方向上的宽度与哑铃图形手柄区的宽度保持一致，同为W。

进一步地，所述哑铃图形两端包含的发射极窗口的宽度与哑铃图形手柄区的宽度保持一致，能保证电流在宽度方向上均匀。

进一步地，监控基区电阻的阻值，首先测量哑铃图形两端的接触孔之间的电阻R_test，然后通过如下的公式进行计算：