[发明专利]一种像素阵列栅氧测试结构及测试方法

说明书

本发明提供了一种像素阵列栅氧测试结构，包括：像素阵列模块，像素阵列模块包括多个像素阵列，且每个像素阵列均具有栅极线和衬底线；焊垫模块，焊垫模块至少包括第一公共焊垫和第二公共焊垫，第一公共焊垫通过第一电连线与所有像素阵列的栅极线电连接，第二公共焊垫通过第二电连线与所有像素阵列的衬底线电连接；每个像素阵列的栅极线通过第三电连线分别与焊垫模块中的一个不同的焊垫电连接。本发明还提供基于所述像素阵列栅氧测试结构的测试方法。本发明提供的像素阵列栅氧测试结构及测试方法，可减少耗时的磨层处理，并可将各焊垫作为测试端对各像素阵列进行单独测试以确定击穿位置，从而提高了测试效率和测试准确性。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种像素阵列栅氧测试结构及测试方法。

背景技术

图像传感器的主要结构为像素阵列，所述像素阵列由多个像素单元组成，所述像素单元包括晶体管。由于所述晶体管的栅氧介质层容易击穿造成失效，因此需要及时对所述栅氧介质层进行可靠性测试，即栅氧测试，以便及早发现所述栅氧介质层的可靠性问题，避免器件的批量异常。

图1所示为现有技术中一种像素阵列栅氧测试结构1，该测试结构1包括：第一像素阵列101、第二像素阵列102、第三像素阵列103……第十像素阵列110以及第十一像素阵列111；像素阵列的栅极线21和衬底线22，所述栅极线21与对应像素阵列的所有晶体管的栅极电连接，所述衬底线22与对应像素阵列的所有晶体管的衬底电连接；焊垫模块，所述焊垫模块包括沿一直线排列的第一焊垫301、第二焊垫302、第三焊垫303……第十焊垫310、第十一焊垫311以及第十二焊垫312，其中所述第一焊垫301通过第一电连线23与所有像素阵列的栅极线电连接，所述第十二焊垫312通过第二电连线24与所有像素阵列的衬底线电连接，剩余的第二焊垫302、第三焊垫303……第十焊垫310以及第十一焊垫311作为空焊垫。所述空焊垫与所述像素阵列模块无电连接，在用探针测试时所述空焊垫作为保护性的触压点，以防止探针卡中的探针扎到测试结构表面的钝化层从而损坏探针。

利用上述的测试结构1进行栅氧测试时，首先是进行击穿测试，即在所述第一焊垫301和所述第十二焊垫312之间加载测试电压，并测量对应的测试电流，根据不同的测试任务(例如获取所述测试结构1的击穿电压或击穿寿命)，所述测试电压可包括恒定加速电压或斜坡电压。当所述测试结构1中的任意一个像素阵列的栅氧介质层发生击穿时，测试电流会远高于预期范围，因此可根据所述测试电流判断所述测试结构1是否发生击穿。当所述测试结构1发生击穿后，接着需要进行击穿位置测试，所述击穿位置测试用于确定击穿发生于哪一个像素阵列，便于对发生击穿的像素阵列进行失效分析。在进行所述击穿位置测试时，首先需要进行磨层处理，磨掉所述第一电连线23以切断各像素阵列的栅极线21之间的电连接，并且将各像素阵列的栅极线21暴露。然后，用外部电路分别将所述第十二焊垫312(各像素阵列的衬底端)和各栅极线连接，便可对各像素阵列分别进行测试。例如，在所述第十二焊垫312和各像素阵列的栅极线21之间施加电压，同时测量对应的电流，根据所述电流可确定击穿位置。

现有的像素阵列栅氧测试方法中，在进行磨层处理时，由于所述第一电连线23位于所述测试结构1的最顶层金属布线层(最表层的钝化层之下的金属层)，因此磨掉所述第一电连线23的操作比较容易实现。但是，由于各像素阵列的栅极线21一般位于所述最顶层金属层以下的金属层，因此磨层处理并将各像素阵列的栅极线21暴露的操作较复杂，耗时较长，降低了栅氧测试的测试效率。

同时，用外部电路分别将所述第十二焊垫312与各像素阵列的栅极线21连接时，是通过与外部电压源连接的牛毛针将所述第十二焊垫312和各栅极线21相连的。用牛毛针连接各像素阵的栅极线21的过程，操作繁琐，降低了测试效率，同时也存在像素阵列的栅极线21连接错误和牛毛针与像素阵列的栅极线21之间接触不良等问题，降低了测试的准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种像素阵列栅氧测试结构及测试方法，以解决现有技术中磨层处理耗时较长且牛毛针连接栅极线时容易连接错误或接触不良的问题，提高了测试效率和测试准确性。