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1、1集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.WAT概述2.MOS参数的测试条件3.栅氧化层参数的测试条件4.方块电阻的测试条件5.接触电阻的测试条件6.AA&Poly&金属漏电的测试条件7.电容的测试条件晶圆接受测试（晶圆接受测试（WAT）2集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.WAT的目的是通过对晶圆产品上特定的测试结构进行WAT参数电性测试，
2、检测晶圆产品是否符合工艺的规格要求。2.WAT测试数据有很多方面的用途：a)第一、作为出货的判断依据，对晶圆产品进行质量检验；b)第二、数据统计分析工作，通过WAT测试，获取工艺生产线上的信息，检测各个WAT测试参数的波动问题；c)第三、监测客户特别要求的器件结构；d)第四、对客户反馈回来的异常晶圆产品进行分析；e)第五、代工厂内部随机审查晶圆的可靠性测试（电迁移，栅氧化层的寿命）；f)第六、为工艺生产线上的工艺实验提取参数信息，通过测试WAT参数进行器件建模。WAT概述概述3集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全
3、国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.WAT测试结构并不是摆放在实际产品芯片内部的，而是摆放在芯片与芯片之间的划片槽（Scribe Line），划片槽的宽度是60um150um。WAT测试结构的位置测试结构的位置4集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.WAT测试结构通常包含该工艺平台所有的有源器件和无源器件，例如方块电阻、通孔接触电阻、电容阻值、金属导线电阻、MOS晶体管等。2.根据CMOS工艺技术平台的特点，可以把WAT测试类型分为八大类：MOS晶体管、栅
4、氧化层的完整性、多晶硅栅场效应晶体管（Poly Field Device）和第1层金属栅场效应晶体管（Metal1 Field Device）、N型结（N-diode结构)和P型结（P-diode结构）、金属电容（MIM Capacitor）和多晶硅电容（PIP Capacitor）、方块电阻Rs（Sheet Resistance）、接触电阻Rc(Contact Resistance)和隔离等。WAT测试结构测试结构5集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能WAT测试参数可
5、以分为以下八大类：MOS晶体管包括低压NMOS和PMOS，以及中压NMOS和PMOS的参数：栅氧化层完整性（Gate Oxide Integrity-GOI）的参数：多晶硅栅场效应晶体管和第1层金属栅场效应晶体管的参数：N型结和P型结的参数：WAT测试类型测试类型阈值电压（Vt）漏电流（Ioff）饱和电流（Idsat）衬底电流（Isub）源漏击穿电压（BVD）GOI电容（Cgox）GOI电性厚度（Tgox）GOI击穿电压（BVgox）多晶硅栅Vt_Poly_Field第1层金属栅Vt_M1_Field结电容Cjun结击穿电压BVjun6集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入
6、学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能方块电阻Rs的参数：接触电阻Rc的参数：隔离的参数：金属电容和多晶硅电容的参数：WAT测测试类型试类型N型多晶硅金属硅化物方块电阻（Rs_NPoly）N型有源区金属硅化物方块电阻（Rs_NAA）N型 多 晶 硅 非 金 属 硅 化 物 方 块 电 阻（Rs_NPoly_SAB）N型有源区非金属硅化物方块电阻（Rs_NAA_SAB）P型多晶硅金属硅化物方块电阻（Rs_PPoly）P型有源区金属硅化物方块电阻（Rs_PAA）P型 多 晶 硅 非 金 属 硅 化 物 方 块 电 阻（Rs_NPol
7、y_SAB）P型有源区非金属硅化物方块电阻（Rs_PAA_SAB）NW方块电阻（Rs_NW）金属方块电阻（Rs_M1，Rs_M2和Rs_M3）PW方块电阻（Rs_PW）N型多晶硅接触电阻（Rc_NPoly）N型有源区接触电阻（Rc_NAA）P型多晶硅接触电阻（Rc_PPoly）P型有源区接触电阻（Rc_PAA）通孔接触电阻（Rc_VIA1，Rc_VIA2和Rc_VIA3）N型多晶硅击穿电压（BV_NPoly）N型有源区击穿电压（BV_NAA）P型多晶硅击穿电压（BV_PPoly）P型有源区击穿电压（BV_PAA）金属击穿电压（BV_M1，BV_M2和BV_M3）电容CMIM电容CPIP击穿电压
8、BVMIM击穿电压BVPIP7集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.MOS晶体管是整个芯片的有源器件，它的电性特性是非常重要的，有五个WAT参数监控它们：Vt，Idsat，BVD，Ioff，Isub。MOS参数的测试结构参数的测试结构8集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量MOS晶体管阈值电压的基本原理是在晶体管的四端分别加载电压，源漏之间存
9、在一定电压差，栅和衬底之间也存在一定电压差，使衬底沟道形成反型层在源和漏之间形成通路，源和漏之间产生电流的过程。测量MOS晶体管阈值电压的方法有两种：第一种方式是利用最大电导的原理测量；第二种方式是利用电流常数测量。Vtgm测测试条件试条件-9集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第一种方式利用最大电导的原理测量阈值电压的基本原理：对于NMOS，首先设定Vd=0.1V 和Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg 从0V到VDD或者VDDA（VDD为低压器件的最大工作电压，VDD
10、A为中压器件的最大工作电压。），测得最大电导时Vg的值，求该点的斜率，通过该点利用斜率作斜线相交于x轴得到数值Vg(x)，那么Vt=Vg(x)-0.5*Vd。对于PMOS，首先设定Vd=-0.1V和Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg从0V到-VDD或者-VDDA，测得最大电导时Vg的值，求该点的斜率，通过该点利用斜率作斜线相交于x轴得到数值Vg(x)，那么Vt=Vg(x)-0.5*Vd。Vtgm测测试条件试条件10集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第二种方式是利用电流
11、常数测量阈值电压，简单认为Id/W=0.1uA/um晶体管开启：1.对于NMOS，首先设定Vd=0.1V和Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg 从0V到VDD或者VDDA，测得Vg在Id/W=0.1uA/um时的值，那么Vtlin=Vg。2.对于PMOS，首先设定Vd=-0.1V和Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg 从0V到-VDD或者-VDDA，测得Vg在Id/W=0.1uA/um时的值，那么Vtlin=Vg。Vtlin测测试条件试条件11集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育
12、人功能影响晶体管阈值电压的因素包括以下几方面：a)阱离子注入异常；b)离子注入损伤在退火过程中没有激活；c)AA或多晶硅栅刻蚀后的尺寸异常；d)栅氧化层的厚度异常导致。影响晶体管阈值电压的因素影响晶体管阈值电压的因素12集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量MOS晶体管饱和电流的基本原理是在晶体管的四端分别加载电压，栅极加载最大电压使衬底沟道形成反型层在源和漏之间形成通路，漏端加载最大电压使沟道夹断，晶体管工作在饱和区，沟道中电流达到最大值。此时测得的电流是饱和电流，
13、除以沟道宽度得到单位宽度的电流。a)NMOS饱和电流Idsat，设定Vd=Vg=VDD或者VDDA，Vs=Vb=0V，测量电流Id，那么Idsat=Id/W。b)PMOS饱和电流Idsat，设定Vd=Vg=-VDD或者-VDDA，Vs=Vb=0V，测量电流Id，那么Idsat=Id/W。Idsat测试条件测试条件13集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响晶体管饱和电流的因素包括以下几方面：a)阱离子注入异常导致；b)N+或者P+离子注入异常；c)LDD离子注入异常；d
14、)离子注入损伤在退火过程中没有激活；e)AA或多晶硅栅刻蚀后的尺寸异常；f)栅氧化层的厚度异常。影响晶体管饱和电流的因素影响晶体管饱和电流的因素14集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量MOS晶体管漏电流的基本原理是在晶体管的四端分别加载电压，栅极和衬底之间没有形成电压差，衬底没有形成反型层，晶体管工作在截止区，漏端加载1.1倍最大电压，量测沟道中的漏电流。此时测得的电流是漏电流，除以沟道宽度得到单位宽度的电流。a)NMOS漏电流Ioff，首先设定Vd=1.1*VDD
15、或者1.1*VDDA，Vg=Vs=Vb=0V，测量电流Id，那么Ioff=Id/W。b)PMOS漏电流Ioff，首先设定Vd=-1.1*VDD或者-1.1*VDDA，Vg=Vs=Vb=0V，测量电流Id，那么Ioff=Id/W。Ioff测试条件测试条件15集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响晶体管漏电流的因素包括以下几方面：a)阱离子注入异常；b)LDD离子注入异常；c)AA刻蚀损伤在退火过程中没有消除；d)接触孔刻蚀异常。影响晶体管漏电流的因素影响晶体管漏电流的因
16、素16集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量MOS晶体管击穿电压的基本原理是在晶体管的四端分别加载电压，栅极和衬底之间没有形成电压差，衬底没有形成反型层，晶体管工作在截止区，漏端加载的电压不断增大，量测沟道中漏电流。当漏端上电压还没有达到击穿电压时，源和漏之间的电流是非常小的，当电压达到击穿电压时，源和漏之间的电流会突然增大，达到微安级甚至更高。此时加载在漏端的电压就是击穿电压。a)NMOS击穿电压BVD，首先设定Vg=Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vd从0V到12V
17、，得到Vd在Id/W=0.1uA/um时的值，该点的电压值就是击穿电压BVD。b)PMOS击穿电压BVD，首先设定Vg=Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vd 从0V到-12V，得到Vd在Id/W=0.1uA/um时的值，该点的电压值就是击穿电压BVD。BVD测试条件测试条件17集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响晶体管击穿电压的因素包括以下几方面：a)阱离子注入异常；b)LDD离子注入异常；c)离子注入损伤在退火过程中没有激活；d)多晶硅栅刻蚀后的尺寸异常；e)接触孔
18、刻蚀异常。影响晶体管击穿电压的因素影响晶体管击穿电压的因素18集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.以NMOS的衬底电流为例，解释衬底电流的物理机理。NMOS的衬底电流Isub是空穴流向衬底形成的，因为沟道中的电子流通过源和漏之间的电场加速形成高速电子流，高速电子流会撞击漏端附近耗尽区(也称夹断区)的电子空穴对离化出热空穴和热电子，热空穴会被最低电位的衬底收集形成衬底电流Isub，热电子会在栅极和漏极电场的作用下形成栅漏电流Ig。2.假设漏端附近夹断区的长度是L，电离
19、率是，那么Isub=Id*L。随着Vg 从0V不断变大，Isub也不断变大，上升到最大值后Isub下降。最初Isub增加是因为Id随着Vg而增加。当Vg大于0.5*Vd时，随着栅极电压升高漏端附近的横向峰值电场开始减弱，导致电离率下降，所以Isub上升到最大值后就会下降。Isub测试条件测试条件19集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量MOS晶体管衬底电流Isub的原理就是在漏端上加一个最大电压，在源和漏之间产生电场，然后不断提高栅电压，测量最大衬底电流Ib，除以沟道
20、宽度得到单位宽度的衬底电流Isub。a)测量NMOS衬底电流Isub，首先设定Vd=VDD或者VDDA，Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg从0V到VDD或者VDDA，测得最大衬底电流Ib，那么Isub=Ib/W。b)测量PMOS衬底电流Isub，首先设定Vd=-VDD或者-VDDA，Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg从0V到-VDD或者-VDDA，测得最大衬底电流Ib，那么Isub=Ib/W。Isub测试条件测试条件20集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响晶体管衬底
21、电流的因素包括以下几方面：a)阱离子注入异常；b)LDD离子注入异常；c)离子注入损伤在退火过程中没有激活；影响晶体管衬底电流的因素影响晶体管衬底电流的因素21集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.CMOS工艺技术平台的MOS晶体管栅氧化层完整性（GOI）的测试结构是多晶硅栅-氧化层-PW衬底（NMOS栅氧化层）和多晶硅栅-氧化层-NW衬底（PMOS栅氧化层）的电容结构，它们的版图尺寸是依据工艺技术平台的设计规则设计的。栅氧化层参数的测试结构栅氧化层参数的测试结构22
22、集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量栅氧化层电容Cgox的基本原理是在电容的一端加载AC 100KHz扫描电压，另一端接地，从而测得电容C，Cgox=C/Area，Area是电容的面积。a)测量NMOS栅氧化层电容Cgox，首先在栅电容的一端多晶硅栅上加载AC 100KHz（VDD 或者VDDA）扫描电压，另一端PW衬底接地，来测试电容C，Cgox=C/Area。b)测量PMOS栅氧化层电容Cgox，首先在栅电容的一端NW衬底上加载AC 100KHz（VDD 或者V
23、DDA）扫描电压，另一端多晶硅栅上接地，来测试电容C，Cgox=C/Area。Cgox的测试条件的测试条件23集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响晶体管栅氧化层电容的因素包括以下几方面：a)阱离子注入异常；b)离子注入损伤在退火过程中没有激活；c)栅氧化层的厚度异常；影响晶体管栅氧化层电容的因素影响晶体管栅氧化层电容的因素24集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥
24、中小学图书室育人功能测量栅氧化层电性厚度Tgox的基本原理是在电容的一端加载AC 100KHz扫描电压，另一端接地，从而测得电容C，Cgox=C/Area，l利用公式Tgox=(o*ox*Area)/C，o=3.9，ox=8.85418，求得电性厚度Tgox，实际上栅氧化层电性厚度Tgox是在栅氧化层电容C的基础上进行计算得到的。”a)测量NMOS栅氧化层电性厚度的基本方法是首先在栅电容的一端多晶硅栅上加载AC 100KHz（VDD或者VDDA）扫描电压，另一端PW衬底接地，来测试电容C，Tgox=(o*ox*Area)/C。b)测量PMOS栅氧化层电性厚度的基本方法是首先在栅电容的一端NW衬
25、底上加载AC 100KHz（VDD或者VDDA）扫描电压，另一端多晶硅栅上接地，来测试电容C，Tox=(o*ox*Area)/C。影响电容Tgox的因素与影响电容Cgox的因素类似。Tgox的测试条件的测试条件25集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能栅氧化层电容的介质是二氧化硅。由于二氧化硅是绝缘体，在一般情况下是不导电的。但是当有一个外加电场存在时，随着外加电场的不断增大，当外加电场强度所提供的能量足以把一部分价带的电子激发到导带时，这个时候二氧化硅不再表现为绝缘性质
26、，而是开始导电，这个时候所加的外加电压的值就是我们所测试的电容击穿电压值。a)测量NMOS栅氧化层击穿电压BVgox，首先在栅电容的一端多晶硅栅上加载DC扫描电压，Vg 从0V到12V，另一端PW衬底接地，测试电流Ig，得到Vg在Ig/Area=100pA/um*2时的值，BVgox=Vg就是击穿电压。b)测量PMOS栅氧化层击穿电压BVgox，首先在栅电容的一端衬底上加载DC扫描电压，Vb 从0V到12V，另一端多晶硅栅接地，测试电流Ib，得到Vb在Ib/Area=100pA/um*2时的值，BVgox=Vb就是击穿电压。影响电容BVgox的因素与影响电容Cgox的因素类似。BVgox的测试
27、条件的测试条件26集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.CMOS工艺技术平台的寄生MOS晶体管的结构分别是Poly栅和M1栅场效应晶体管测试结构，它们的版图尺寸是依据工艺技术平台的设计规则设计的。Poly栅场效应晶体管测试结构。寄生寄生MOS参参数的数的测试结构测试结构27集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.M1栅场效应晶体管测试结构。寄生
28、寄生MOS参参数的数的测试结构测试结构28集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量Poly栅和M1栅场效应晶体管的阈值电压Vt的基本原理是电流常数测量，首先设定当Id=0.1uA时，Poly栅和Metal1栅场效应晶体管开启导通，此时的栅极电压就是晶体管的阈值电压。a)测量Poly和M1栅NMOS阈值电压Vt，首先设定Vd=1.1*VDD或者1.1*VDDA，Vs=Vb=0V，线性扫描Vg 从0V到12V，测得Vg在Id/W=0.1uA/um时的值，那么Vt=Vg。b)
29、测量Poly和M1栅PMOS阈值电压Vt，首先设定Vd=-1.1*VDD或者-1.1*VDDA，Vs=Vb=0V，线性扫描Vg 从0V到-12V，测得Vg在Id/W=-0.1uA/um时的值，那么Vt=Vg。寄生寄生MOS参参数数Vt测测试条件试条件29集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响poly和M1栅场效应晶体管阈值电压的因素包括以下几方面：a)阱离子注入异常；b)离子注入损伤在退火过程中没有激活；c)AA或多晶硅栅刻蚀后尺寸的异常；影响影响poly和和M1栅场
30、效应晶体管阈值电压的因素栅场效应晶体管阈值电压的因素30集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.CMOS工艺技术平台的PN结的测试结构是n型二极管和p型二极管的二极管 结构，它们的版图尺寸是依据工艺技术平台的设计规则设计的。PN结参数的测试条件结参数的测试条件31集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量n型二极管和p型二极管的电容Cjun的基本原
31、理是在二极管的一端加载AC 100KHz扫描电压，另一端接地，从而测得电容C，Cjun=C/Area，Area是电容的面积。测量n型二极管电容Cjun，首先在n型二极管的一端n型有源区上加载AC 100KHz（VDD或者VDDA）扫描电压，另一端PW上接地，从而测得电容C，Cjun=C/Area。测量p型二极管电容Cjun，首先在p型二极管的一端NW衬底上加载AC 100KHz（VDD或者VDDA）扫描电压，另一端p型有源区上接地，从而测得电容C，Cjun=C/Area。电容电容Cjun的测试条件的测试条件32集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社
32、会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响PN结电容Cjun的因素包括以下几方面：a)阱离子注入异常；b)N+或者P+离子注入异常；c)离子注入损伤在退火过程中没有激活；d)AA刻蚀尺寸异常；影响影响PN结电容结电容Cjun的因素的因素33集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量n型p型二极管的击穿电压BVjun的基本原理是在二极管的一端加载反向电压，另一端接地，从而测得漏电流Ib，当漏电流达到1uA时，PN结被电压击穿。此时加载
33、在二极管两端的电压就是击穿电压。a)测量n型二极管击穿电压BVjun，首先在n型二极管的一端n型有源区上加载DC扫描电压，Vb 从0V到12V，另一端PW上接地，从而测得漏电流Ib，得到Vb在Ib/Area=100pA/um*2时的值，BVjun=Vb就是击穿电压。b)测量p型二极管击穿电压BVjun，首先在p型二极管的一端NW上加载DC扫描电压，Vb 从0V到12V，另一端p型有源区上接地，从而测得漏电流Ib，得到Vb在Ib/Area=100pA/um*2时的值，BVjun=Vb就是击穿电压。影响PN结击穿电压BVjun的因素与影响PN结电容Cjun的因素类似。击穿电压击穿电压BVjun的测
34、试条件的测试条件34集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.NW方块电阻Rs2.PW方块电阻Rs3.Poly方块电阻Rs4.AA方块电阻Rs5.金属方块电阻Rs方块电阻方块电阻Rs的测试条件的测试条件35集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.NW方块电阻是三端器件，它的三个端口分别是电阻的两端和衬底（Psub），它们分别连到PAD_N1、PAD
35、_N2和PAD_B，WAT测试机器通过这三个端口把电压激励信号加载在电阻的两端和衬底，从而测得所需的电性特性参数数据。NW方块电阻的测试条件方块电阻的测试条件36集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量NW方块电阻Rs_NW的基本原理是在电阻的一端加载电压DC电压1V，另一端和衬底接地，从而测得电流In，Rs_NW=(1/In)/(L/W)，W和L分别是NW方块电阻的宽度和长度。NW方块电阻的测试条件方块电阻的测试条件37集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/
36、28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响NW方块电阻的因素包括以下几方面：a)NW离子注入异常；b)离子注入损伤在退火过程中没有激活；影响NW方块电阻的因素38集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.PW方块电阻是三端器件，它的三个端口分别是电阻的两端和衬底（DNW），它们分别连到PAD_P1、PAD_P2和PAD_B，WAT测试机器通过这三个端口把电压激励信号加载在电阻的两端和衬底，从而测得
37、所需的电性特性参数数据。PW方块电阻的测试条件方块电阻的测试条件39集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能测量PW方块电阻Rs_PW的基本原理是在电阻的一端和衬底加载电压DC电压1V，另一端接地，从而测得电流Ip，Rs_PW=(1/Ip)/(L/W)，W和L分别是PW方块电阻的宽度和长度。PW方块电阻的测试条件方块电阻的测试条件40集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥
38、中小学图书室育人功能影响PW方块电阻的因素包括以下几方面：a)PW离子注入异常；b)离子注入损伤在退火过程中没有激活；影响PW方块电阻的因素41集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能CMOS工艺平台的Poly方块电阻有四种类型的电阻，它们分别是n型金属硅化物Poly方块电阻、p型金属硅化物Poly方块电阻、n型非金属硅化物Poly方块电阻和p型非金属硅化物Poly方块电阻。根据测试结构形状的不同，Poly方块电阻的测试结构有两种：a)第一种是狗骨头状的测试结构，它的测试结
39、构的长度受到PAD与PAD之间的距离限制，通常最大的长度是100um。b)第二种是蛇形的测试结构，它的测试结构的长度可以有效利用PAD与PAD之间的面积，最大的长度可达几千微米。狗骨头状的Poly方块电阻的两端引线的面积很大，很大的面积可以容纳更多的接触孔，从而减小接触电阻，达到忽略接触电阻对Poly方块电阻的影响的目的，那么测得的电阻值就是Poly的方块电阻。蛇形的Poly方块电阻的测试结构可以增大方块电阻的个数，平均化的方块电阻，可以有效地减小两端接触电阻的影响。利用蛇形设计的测试结构的测试结果会比用狗头状设计的测试结构更准确。Poly方块电方块电阻阻42集成电路制造工艺与工程应用讲义 2
40、018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能狗骨头狗骨头状状Poly方块电阻方块电阻的的测试结构测试结构(a)n型金属硅化物Poly方块电阻的版图(b)n型非金属硅化物Poly方块电阻的版图(a)p型金属硅化物Poly方块电阻的版图(b)p型非金属硅化物Poly方块电阻的版图43集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能蛇蛇形形Poly方块电阻方块电阻的的测试结构测试结构蛇形的n型金属硅化物P
41、oly方块电阻的版图蛇形的n型非金属硅化物Poly方块电阻的版图44集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能蛇蛇形形Poly方块电阻方块电阻的的测试结构测试结构蛇形的p型金属硅化物Poly方块电阻的版图蛇形的p型非金属硅化物Poly方块电阻的版图45集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能Poly方块电阻的WAT参数包括Rs_NPoly（n型金属硅化物P
42、oly方块电阻），Rs_PPoly（p型金属硅化物Poly方块电阻），Rs_NPoly_SAB（n型非金属硅化物Poly方块电阻）和Rs_PPoly_SAB（p型非金属硅化物Poly方块电阻）。测量这四种Poly方块电阻的基本原理都是一样的，在电阻的一端加载电压1V DC电压，另一端接地，从而测得电流Ip，Poly方块电阻=(1/Ip)/(L/W)，W和L分别是Poly方块电阻的宽度和长度。Poly方块电方块电阻阻的的测试条件测试条件46集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人
43、功能影响Poly方块电阻的因素包括以下几方面：a)N+和P+离子注入异常；b)Poly刻蚀尺寸异常；c)硅金属化（Salicide）相关工艺异常。影影响响Poly方块电阻的因素方块电阻的因素47集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能CMOS工艺平台的AA方块电阻有四种类型的电阻，它们分别是n型金属硅化物AA方块电阻、p型金属硅化物AA方块电阻、n型非金属硅化物AA方块电阻和p型非金属硅化物AA方块电阻。与Poly方块电阻类似，AA方块电阻的测试结构也有两种：第一种是狗骨头
44、状的测试结构，它的测试结构的长度受到PAD与PAD之间的距离限制，最大的长度是100um。第二种是蛇形的测试结构，它的测试结构的长度可以有效利用PAD与PAD之间的面积，最大的长度可达几千微米。狗骨头状的AA方块电阻的目的是减小接触电阻对AA方块电阻的影响。n型AA方块电阻必须设计在PW里面，p型AA方块电阻必须设计在NW里面。蛇形的AA方块电阻的版图可以增大方块电阻的个数，平均化的方块电阻，可以有效地减小两端接触电阻的影响。利用蛇形设计的测试结构的测试结果会比用狗头状设计的测试结构更准确。蛇形的n型AA方块电阻必须设计在PW里面，蛇形的p型AA方块电阻必须设计在NW里面。AA方方块电块电阻阻
45、48集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能狗骨头狗骨头状状AA方方块电阻块电阻的的测试结构测试结构(a)n型金属硅化物AA方块电阻的版图(b)n型非金属硅化物AA方块电阻的版图49集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能狗骨头狗骨头状状AA方方块电阻块电阻的的测试结构测试结构(a)p型金属硅化物AA方块电阻的版图(b)p型非金属硅化物AA方块电阻的版图
46、50集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能蛇蛇形形AA方方块电阻块电阻的的测试结构测试结构蛇形的n型金属硅化物AA方块电阻的版图蛇形的n型非金属硅化物AA方块电阻的版图51集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能蛇蛇形形AA方方块电阻块电阻的的测试结构测试结构蛇形的p型金属硅化物AA方块电阻的版图蛇形的p型非金属硅化物AA方块电阻的版图52集成电路制造
47、工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能a)测量n型AA方块电阻的基本原理是在电阻的一端加载电压1V DC电压，另一端和衬底接地，从而测得电流In，Rs_NAA=(1/In)/(L/W)，W和L分别是AA方块电阻的宽度和长度。b)测量p型AA方块电阻的基本原理是在电阻的一端和衬底加载电压1V DC电压，另一端接地，从而测得电流Ip，Rs_PAA=(1/Ip)/(L/W)，W和L分别是AA方块电阻的宽度和长度。AA方方块电块电阻阻的的测试条件测试条件53集成电路制造工艺与工程应用讲义 2
48、018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响AA方块电阻的因素包括以下几方面：a)N+和P+离子注入异常；b)AA刻蚀尺寸异常；c)硅金属化（Salicide）相关工艺异常。影影响响AA方方块电阻的因素块电阻的因素54集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.金属方块电阻包含该平台的所有金属层，例如如果该平台使用五层金属层，那么金属方块电阻就有第一层金属方块电阻、第二层金属方块电阻、第
49、三层金属方块电阻、第四层金属方块电阻和第五层金属方块电阻（也称顶层金属)。这节内容仅仅以第一层金属方块电阻为例。2.M1方块电阻的版图是蛇形的两端器件，设计成蛇形的目的是尽量增加M1金属电阻线的长度，得到更多数目的M1方块电阻的整体阻值，对测试结果平均化后，可以减小两端接触电阻对单个M1方块电阻的影响。金属金属Rs的测试结构的测试结构55集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能M1 Rs薄层方块电阻的测试条件：1.测量M1方块电阻的基本原理是在电阻的一端加载电压DC电压1V
50、，另一端接地，从而测得电流I，Rs_M1=(1/I)/(L/W)，W和L分别是M1方块电阻的宽度和长度。M1 Rs的测试条件的测试条件M1 Rs的测量示意图VDC电压1V+-A测量IdM1电阻P1P256集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能影响M1方块电阻的因素包括以下几方面：a)M1刻蚀尺寸异常；b)淀积金属层的厚度异常。影影响响M1方方块电阻的因素块电阻的因素57集成电路制造工艺与工程应用讲义 2018/09/28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九