本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件測(cè)試與分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的尺寸正在逐步成比例縮小，其關(guān)鍵尺寸變得越來(lái)越小，逐漸從90nm到45nm再到28nm，對(duì)于關(guān)鍵尺寸越來(lái)越小的半導(dǎo)體器件，其引出的接觸電極的關(guān)鍵尺寸也越來(lái)越小。

通常采用掃描電鏡系統(tǒng)測(cè)試半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，具體而言，是將半導(dǎo)體器件放置于掃描電鏡的樣品室中，使掃描電鏡的探針與半導(dǎo)體器件的接觸電極接觸，并為接觸電極提供電壓，從而測(cè)試半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

然而，隨著接觸電極關(guān)鍵尺寸的減小，其需采用的探針也越來(lái)越小，并且針尖更加尖細(xì)，例如，對(duì)于28nm工藝的半導(dǎo)體器件，接觸電極的關(guān)鍵尺寸僅為40nm，需要使用的探針的曲率半徑僅為35nm，針尖的角度為20°，因此，探針在與接觸電極接觸測(cè)試半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性時(shí)針尖容易彎曲。并且，由于接觸電極通常是采用金屬銅制作而成，而金屬銅的材質(zhì)硬度較大，因此，當(dāng)掃描電鏡的探針與半導(dǎo)體器件的接觸電極接觸時(shí)，探針極易彎曲。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種半導(dǎo)體器件測(cè)試方法，避免測(cè)試過(guò)程中掃描電鏡的探針的針尖彎曲的現(xiàn)象，從而保證測(cè)試的精確。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件測(cè)試方法，包括：

半導(dǎo)體器件的待測(cè)區(qū)域中包括若干接觸電極，在所述待測(cè)區(qū)域的周?chē)纬扇舾蓚€(gè)緩沖墊，所述緩沖墊自下至上包括一介質(zhì)層和一金屬層；

將半導(dǎo)體器件置于掃描電鏡的樣品室中，控制掃描電鏡的探針向所述緩沖 墊下針，并根據(jù)掃描電鏡控制系統(tǒng)中顯示的所述緩沖墊的明暗確定所述探針是否與所述緩沖墊接觸，所述探針與緩沖墊接觸之后，停止下針；

將所述探針?lè)謩e移到鄰近的所述接觸電極，并分別與相應(yīng)的所述接觸電極接觸，在每個(gè)所述探針上加不同的偏壓，從而測(cè)試半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性。

可選的，形成的所述緩沖墊的個(gè)數(shù)為4個(gè)。

可選的，所述緩沖墊為矩形，所述緩沖墊的長(zhǎng)度為2μm-5μm，所述緩沖墊的寬度為2μm-5μm。

可選的，所述金屬層的材料為鋁。

可選的，所述金屬層的厚度為500nm-800nm。

可選的，所述介質(zhì)層的材料為二氧化硅。

可選的，所述介質(zhì)層的厚度為500nm-800nm。

可選的，所述金屬層部分覆蓋所述介質(zhì)層。

可選的，所述緩沖墊與所述接觸電極之間相距1μm-3μm。

可選的，當(dāng)掃描電鏡中顯示的緩沖墊為亮?xí)r，所述探針與所述緩沖墊接觸；當(dāng)掃描電鏡中顯示的緩沖墊為暗時(shí)，所述探針與所述緩沖墊不接觸。

可選的，當(dāng)掃描電鏡中顯示的緩沖墊由暗變亮?xí)r，所述探針與所述緩沖墊接觸，控制所述探針停止下針。

本發(fā)明的半導(dǎo)體器件測(cè)試方法，先將掃描探針進(jìn)針到緩沖墊上，之后將探針移到接觸電極，由于緩沖墊上的金屬層的延展性好，并且更加柔軟，因此探針的針尖與金屬層接觸時(shí)不容易彎曲。進(jìn)一步的，緩沖墊中的介質(zhì)層將金屬層與半導(dǎo)體器件絕緣隔離，使得根據(jù)掃描電鏡中顯示的緩沖墊的明暗可以確定探針是否與緩沖墊接觸，從而判斷探針下針的位置，方便操作。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明半導(dǎo)體器件測(cè)試方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明半導(dǎo)體器件測(cè)試方法一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件測(cè)試方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其 中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。

本發(fā)明的核心思想在于，在待測(cè)試區(qū)域的周?chē)纬扇舾蓚€(gè)緩沖墊，在測(cè)試過(guò)程中，先將掃描探針進(jìn)針到緩沖墊上，之后將探針移到接觸電極，由于緩沖墊上的金屬層的延展性較好，并且金屬層更加柔軟，因此探針的針尖與金屬層接觸時(shí)不容易產(chǎn)生彎曲。另一方面，緩沖墊中的介質(zhì)層將金屬層與半導(dǎo)體器件絕緣隔離，使得根據(jù)掃描電鏡系統(tǒng)中顯示圖像的電壓對(duì)比原理，可以由掃描電鏡中顯示的的緩沖墊的明暗來(lái)確定探針是否與緩沖墊接觸，從而判斷探針的位置，便于測(cè)試。

本發(fā)明的半導(dǎo)體器件測(cè)試方法的流程圖參考圖1所示，并且下文結(jié)合圖2對(duì)半導(dǎo)體器件測(cè)試方法的各步驟進(jìn)行具體說(shuō)明。

首先，執(zhí)行步驟S1，參考圖2所示，提供待測(cè)試的半導(dǎo)體器件10，半導(dǎo)體器件10中的待測(cè)區(qū)域11中包括若干接觸電極12。在本實(shí)施例中，以所述半導(dǎo)體器件10為MOS晶體管為例進(jìn)行說(shuō)明，從而所述待測(cè)區(qū)域11中包括有半導(dǎo)體襯底、源極、漏極以及柵極(圖中均未示出)，并且，所述半導(dǎo)體襯底、所述源極、所述漏極、以及所述柵極均通過(guò)接觸電極12引出，所述接觸電極12的材料可以為金屬銅或者金屬鎢，而且，根據(jù)引出的部分的不同，所述接觸電極12的大小尺寸可以不同。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，所述半導(dǎo)體器件10中的待測(cè)試區(qū)域11并不限于為MOS晶體管，還可以是三極管，或者M(jìn)OS晶體管與三極管組合，本發(fā)明對(duì)此不做限定。此外，本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件10可以包括多個(gè)MOS晶體管或者三極管等結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇其中一個(gè)進(jìn)行測(cè)試，或者選擇多個(gè)進(jìn)行測(cè)試。

接著，在所述待測(cè)區(qū)域11的周?chē)纬扇舾蓚€(gè)緩沖墊20，所述緩沖墊20自下至上包括一介質(zhì)層21和一金屬層22。在聚焦離子束設(shè)備中，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述介質(zhì)層21和所述金屬層22，由于聚焦離子束設(shè)備中可以直接觀(guān)察半導(dǎo)體器件的表面形貌，因此，可以在半導(dǎo)體器件中的指定位置處形成緩沖墊20。其中，形成的所述緩沖墊20可以為矩形，緩沖墊20的長(zhǎng)度例如為2μm-5μm，形成的所述緩沖墊20的寬度例如為2μm-5μm。其中，所述介質(zhì)層 21的材料為二氧化硅。所述介質(zhì)層21的厚度為500nm-800nm，所述金屬層22的材料為鋁金屬，所述金屬層22的厚度為500nm-800nm。在本實(shí)施例中，由于MOS晶體管中的半導(dǎo)體襯底、源極、漏極和柵極上的接觸電極均需要引出，因此，對(duì)于MOS晶體管的測(cè)試，需要在所述待測(cè)區(qū)域11周?chē)纬?個(gè)所述緩沖墊20。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，所述金屬層22的材料并不限于為鋁金屬，只要選用的金屬材料柔軟、延展性較好，亦在本發(fā)明保護(hù)的思想范圍之內(nèi)。此外，所述緩沖墊20的形狀并不限于矩形，還可以為正方形、圓形等。

之后，執(zhí)行步驟S2，將半導(dǎo)體器件10置于掃描電鏡的樣品室中，進(jìn)行掃描電鏡的抽真空、加電場(chǎng)等常規(guī)操作方法，從而得到半導(dǎo)體器件的表面形貌，并且，將掃描區(qū)域移動(dòng)待測(cè)區(qū)域11附近，觀(guān)察到待測(cè)區(qū)域11以及緩沖墊20。之后，通過(guò)掃描電鏡的操作系統(tǒng)，控制掃描電鏡的探針向所述緩沖墊20下針，使得探針位于緩沖墊20的上方。由于緩沖墊中的鋁金屬層22的延展性能較好，并且相對(duì)于探針的鎢金屬，鋁金屬的材質(zhì)較柔軟，從而探針與緩沖墊20接觸的過(guò)程中，探針的針尖不會(huì)產(chǎn)生彎曲。

掃描電鏡成像的原理是：采用電子束打在樣品上，通過(guò)電子束與樣品的相互作用產(chǎn)生各種效應(yīng)，其中主要是樣品中的二次電子發(fā)射，二次電子能夠產(chǎn)生樣品表面放大的形貌像，這個(gè)像是在樣品被掃描時(shí)按時(shí)序建立起來(lái)的，即使用逐點(diǎn)成像的方法獲得放大像。當(dāng)某一區(qū)域上的二次電子多時(shí)，其在掃描電鏡中的成像是亮的，而某一區(qū)域上的二次電子少時(shí)，其在掃描電鏡中的成像是暗的，此為掃描電鏡的電壓對(duì)比原理。然而，在本實(shí)施例進(jìn)行測(cè)試時(shí)，所述半導(dǎo)體器件10接地，所述金屬層22部分覆蓋所述介質(zhì)層21。從而保證所述介質(zhì)層21將所述金屬層22與所述半導(dǎo)體器件10絕緣隔離，從而所述金屬層22上可以積累電荷，從而金屬層22上的二次電子少，使得緩沖墊20在掃描電鏡中的成像為暗。而當(dāng)探針下針到與緩沖墊20接觸時(shí)，由于探針接地，從而使得緩沖墊20中的正電荷導(dǎo)向地端，從而該緩沖墊20上的二次電子積累多，使得該緩沖墊20在掃描電鏡中的成像為亮。因此，本實(shí)施例中，運(yùn)用掃描電鏡的電壓對(duì)比原理，可以根據(jù)掃描電鏡中緩沖墊20的亮暗判斷探針是否與緩沖墊20接觸，從而確定探針進(jìn)針的位置。當(dāng)針尖與緩沖墊20接觸時(shí)，緩沖墊由暗變亮，此時(shí)控制探針停止下針，可以防止針尖因下針過(guò)程中的慣性而進(jìn)一步進(jìn)入緩沖墊20中，從 而更進(jìn)一步防止因接觸造成的針尖彎曲。另一方面，確定探針進(jìn)針的位置，可以明確探針下針到緩沖墊20上，而沒(méi)有出現(xiàn)偏移，可以便于之后移動(dòng)探針，進(jìn)行后續(xù)的測(cè)試。

執(zhí)行步驟S3，利用掃描電鏡的控制系統(tǒng)，將所述探針?lè)謩e移到鄰近的所述接觸電極，需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中設(shè)置所述緩沖墊20與所述接觸電極12之間相距1μm-3μm，在探針可移動(dòng)的范圍之內(nèi)，從而便于探針準(zhǔn)確的移動(dòng)到接觸電極12所在的位置。在探針進(jìn)到緩沖墊20后，將探針移動(dòng)到與該探針待測(cè)區(qū)域中鄰近的一個(gè)接觸電極12。本實(shí)施例中，需要四個(gè)探針，因此，將四個(gè)探針?lè)謩e依次移動(dòng)到相應(yīng)的接觸電極12，即將MOS晶體管中的半導(dǎo)體襯底、源極、漏極和柵極一一引出，通過(guò)探針為半導(dǎo)體襯底、源極、漏極和柵極提供電壓，從而進(jìn)行后續(xù)的電學(xué)特性的測(cè)量。例如，可以在四個(gè)探針上加上不同的偏壓，從而測(cè)量MOS晶體管的輸出特性曲線(xiàn)、轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)等，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，在此不再贅述。通過(guò)測(cè)得的輸出特性曲線(xiàn)等判斷MOS晶體管的性能，從而得到半導(dǎo)體器件的良率，并可以為工藝生產(chǎn)條件的選擇提供參考。

需要說(shuō)明的是，所述緩沖墊的個(gè)數(shù)并不限于為四個(gè)，例如，當(dāng)需要的測(cè)試的半導(dǎo)體器件不是MOS晶體管，或者測(cè)試的半導(dǎo)體器件的電壓輸入點(diǎn)是兩個(gè)或三個(gè)時(shí)，其形成的緩沖墊可以相應(yīng)的設(shè)置為兩個(gè)或三個(gè)。

綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件測(cè)試方法，探針與緩沖墊的接觸可以避免針尖彎曲，保證測(cè)試的準(zhǔn)確，并且，根據(jù)緩沖墊圖像的明暗判斷探針是否與緩沖墊接觸，確定探針下針的位置，便于測(cè)試。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。