專利名稱：半導體裝置測試結構與形成方法
技術領域：
本發(fā)明有關于半導體裝置測試結構與形成方法。本發(fā)明藉由在多重內連線與用以傳收低電位訊號的訊號傳收端之間安插一導體元件，消除累積于多重內連線的電荷等，來提升測試結果的精確度與可信度。
背景技術：
介層孔(via)、插塞(plug)與多重內連線(multilevel interconnection)是當代半導體產品所不可或缺的基本組成成份。因此，如何測量與如何確保這些基本組成成份的品質，是一個重要的問題。
已知技術中，通常是通過對測試結構的測量來驗證這些基本組成成份的品質。在此，測試結構通常是由相互串連(in series)并由金屬導線(metal lines)相互連接的多數個介層孔所形成的介層鏈(via chain)，或者說是一個由多數個介洞與金屬導線等所形成的多重內連線。并且測試結構的制程與布局(layout)等，通常是與真實產品的多重內連線制程或布局相當。
典型的測試結構往往具有上千上萬以至上百萬個介層孔，并占有相當大比例的底材表面。并且，在測試結構的兩端有兩個相互分離的訊號傳收端(如接墊，pad)。當未進行測量時，測試結構便位于底材上；而當要測量時，便可以通過將二個探針(probe)分別電性耦接至這二個訊號傳收端(一個傳收高電位訊號而另一個傳收低電位訊號)，來測量此測量結構。
但由于測試結構中存在大量的金屬導線，不論是連接不同介層孔的頂部、連接不同介層孔的底部或是連接其它部分，因此一個常見的缺點便是金屬導線積存電荷而使得測試結構不能正常運作。
舉例來說，在測試結構的形成過程中，所使用的電漿往往會與已形成的金屬線相互反應，而使得電荷累積而于金屬線上；又例如已形成的集成電路若沒有作好充分的靜電放電保護，也往往會因與外界的接觸而使得各金屬線通過訊號傳收端吸收到外來的電荷。不論電荷的來源為何，隨后對測試結構所進行的測量，都會因為測量到這些電荷及這些電荷與后續(xù)制程反應而無法得到正確的結果。
顯然地，如何使得測試結構的功能不會受到這些電荷的影響，是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提出可以有效防治上述缺點的半導體裝置測試結構與其形成方法。
本發(fā)明的另一目的是藉由不防止電荷產生但防止電荷累積來有效防治上述缺點，藉以避免更改制程的麻煩與降低防治的成本。
本發(fā)明的又一目的是提出不需要大幅修改現有測試結構便可以達成上述目的的半導體裝置測試結構與其形成方法。
本發(fā)明就等效電路的觀點提出所提出的一種半導體裝置測試結構，至少包含多重內連線、第一訊號傳收端、第二訊號傳收端與傳導元件。在此，第一訊號傳收端電性耦接至多重內連線的一端，而第二訊號傳收端則電性耦接至多重內連線的另一端，并且傳導元件的一端同時電性耦接至多重內連線與第二訊號傳收端，傳導元件的另一端則電性耦接至一電位基準點。
本發(fā)明就可能布局的觀點所提出的另一種半導體裝置測試結構，至少包含位于底材上的多重內連線、連接至多重內連線一端的第一訊號傳收端、一端連接至多重內連線而另一端連接至電位基準點的傳導元件、以及只連接至傳導元件的第二訊號傳收端。
本發(fā)明也提出一種形成半導體裝置測試結構的方法。首先，形成多重內連線與傳導元件于底材，在此傳導元件一端連接至多重內連線而另一端連接至電位基準點。然后，形成相互分離的第一訊號傳收端與第二訊號傳收端于底材上，在此第一訊號傳收端與第二訊號傳收端都是電性耦接至多重內連線。


圖1A至圖1C顯示本發(fā)明的較佳實施例的三種可能變化；圖2A至圖2B顯示本發(fā)明另一較佳實施例的三種可能變化；以及圖3顯示本發(fā)明又一較佳實施例的基本流程。
具體實施例方式
本發(fā)明首先指出要消除電荷累積至少有幾種可能的作法阻止電荷的產生、阻止電荷出現在金屬線上、以及將出現的電荷帶走使其無法累積。本發(fā)明也指出由于電荷可能是來自于制程中所使用的電漿或是靜電放電等因素，因此不論是要有效阻止電荷的產生或是要有效阻止電荷出現在金屬線上，都有相當大的技術困難且需要相當大的成本。
因此，本發(fā)明從將出現的電荷帶走使其無法累積的作法著手。本發(fā)明藉由將測試結構接地，提供測試結構一個放電途徑，來使得任何出現在測試結構的電荷(如出現在金屬線的電荷)都會被傳導到電位基準點(或說電位零點)，進而使得測試結構上不會有任何電荷累積。
顯然地，如此作法還有一個好處，就是和真實產品結構較已知測試結構來得相似(至少因為真實產品結構往往會有將一些摻雜區(qū)域接地)，因此對測試結構的測量結果，會和對真實產品結構的測量結果更相似。
但必須強調的是，由于接地會將任何出現在測試結構的電荷帶離開測試結構，因此不只上述的不正常產生的電荷會被帶走，連在測試過程中自兩個訊號傳收端所進來的電荷(電流、電壓)也會受到影響。因此，本發(fā)明較適合將接地用裝置接在測試結構直接與用以傳收低電位訊號的訊號傳收端之間。無論如何，如同一般電子產品的接地方式一般，將接地用裝置接在測試結構直接與用以傳收高電位訊號的訊號傳收端之間，或是將接地用裝置連接至測試結構，也是可能的作法，只要接地的設計不會造成對測試結構的測試結果的不良影響即可。
但必須強調的是，由于將接地用裝置接在測試結構直接與用以傳收高電位訊號的訊號傳收端之間，會因為訊號一自訊號傳收端輸入便被傳送電位基準點等因素，而無法測試接地功能。因此，若考慮要有效測試接地是否能有效地將出現在測試結構各處的電荷都接地的需要，將接地用裝置接在測試結構直接與用以傳收低電位訊號的訊號傳收端之間是較好的作法。
根據上述的討論，本發(fā)明提出兩個較佳實施例，分別就等效電路的觀點與就布局(或說幾何結構)的觀點，清楚地說明與限定本發(fā)明的專利范圍。此外，以下皆以多重內連線來代表已知測試結構的主體多數個介層孔與多數用來相互連接的金屬線(甚至包含填入個介層孔的導體插塞)。
本發(fā)明的一較佳實施例為一種半導體裝置測試結構(等效電路觀點)。如圖1A所示，至少包含多重內連線11、第一訊號傳收端12、第二訊號傳收端13與傳導元件14。
在此，第一訊號傳收端12電性耦接至多重內連線11的一端，而第二訊號傳收端13則電性耦接至多重內連線11的另一端，而且二者不會直接電性耦接(指不通過任何結構而直接以導線相互連接)，第一訊號傳收端11用以傳收高電位訊號，而第二訊號傳收端13則用以傳收低電位訊號。并且傳導元件14的一端同時電性耦接至多重內連線11與第二訊號傳收端13，而另一端則電性耦接至電位基準點15。
一般來說，電位基準點15通常是多重內連線所位于的底材。但必須強調的是，本實施例只要求要連接至電位基準點15，但未限定電位基準點15的細節(jié)，只要能夠充分消化傳送過去的電荷即可。
除此之外，本實施例也只限定傳導元件14必須能有效地將任何出現于金屬內連線的電荷傳導至電位基準點15即可。舉例來說，傳導元件14可以為導體、導線、二極管或后端短路回路(back-end short loop)。
顯然地，本實施例與已知技術的主要差別是在于傳導元件14的使用。已知技術沒有與傳導元件14相對應的成本，而不能將電荷放電至電位基準點15；本實施例有傳導元件14，因此能將電荷放電至電位基準點15而防治電荷累積引起的問題。
但如前面所討論的，如果不要求對接地功能的測試，如圖1B與圖1C所示，本實施例也可以將傳導元件15電性耦接至金屬內連線11的任何部分，或是同時直接電性耦接至金屬內連線11與第一訊號傳收端12。
本發(fā)明的另一較佳實施例為一種半導體裝置測試結構(布局觀點)。如圖2A至圖2C所示，至少包含多重內連線21、第一訊號傳收端22、傳導元件23以及第二訊號傳收端24。
在此，多重內連線21位于底材20，并且往往不位于任何摻雜區(qū)域上。第一訊號傳收端22連接至多重內連線21的一端，而第二訊號傳收端24連接至多重內連線21的另一端。傳導元件23的一端連接至多重內連線21，而另一端則連接至電位基準點25。
在此，二個訊號傳收端22/24都只要能夠傳送與接收電子訊號(電流、電壓或電荷等)，而不限定其細節(jié)。舉例來說，二者的可能種類至少有接墊、針腳、焊錫、金屬結構、以及上述各者的任何組合。
此外，由于兩個訊息傳收端22/24是分別用來接收高電位訊號與低電位訊號訊號，因此二個訊號傳收端22/24分別連接至多重內連線21的表層(如最上面一層的金屬線)與底層(如最靠近底材20的金屬線)。
一般來說，電位基準點25通常是多重內連線21所位于的底材20。但必須強調的是，本實施例只要求要連接至電位基準點25，但未限定電位基準點25的細節(jié)，只要能夠充份消化傳送過去的電荷即可。
再者，本發(fā)明也不限定傳導元件23的細節(jié)，傳導元件23可以是導體、導線、二極管、后端短路回路或任何可以有效傳導電荷的元件。
本發(fā)明的又一較佳實施例是一種形成半導體裝置測試結構的方法。如圖3所示，至少包含下列步驟如第一形成方塊31所示，形成多重內連線與傳導元件于底材，在此傳導元件一端連接至多重內連線而另一端連接至電位基準點。
如第二形成方塊32所示，形成相互分離的第一訊號傳收端與第二訊號傳收端于底材上，在此第一訊號傳收端與第二訊號傳收端都電性耦接至多重內連線。
在此，第一形成方塊31與第二形成方塊32的內容，可以是先讓傳導元件與多重內連線接觸，再讓第二訊號傳收端與傳導元件直接接觸而不與多重內連線直接接觸；也可以是先讓傳導元件與多重內連線接觸，再讓第二訊號傳收端同時與傳導元件及多重內連線直接接觸。
在此，也可以改變將傳導元件接地的時間。例如，先只形成傳導元件，而在第一訊號傳收端與第二訊號傳收端都形成好后，才將已形成的傳導元件接地。甚至，也可以改變?yōu)樵诘谝挥嵦杺魇斩伺c第二訊號傳收端都形成好后，才形成傳導元件以及將傳導元件接地。本實施例并不限制這些細節(jié)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述的申請專利范中。
權利要求
1.一種半導體裝置測試結構，包含一多重內連線；第一訊號傳收端，該第一訊號傳收端電性耦接至該多重內連線的一端；第二訊號傳收端，該第二訊號傳收端電性耦接至該多重內連線的另一端；以及傳導元件，該傳導元件的一端電性耦接至該多重內連線，該傳導元件的另一端則電性耦接至一電位基準點。
2.如權利要求1所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該第一訊號傳收端用以傳收一高電位訊號。
3.如權利要求1所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該第二訊號傳收端用以傳收一低電位訊號。
4.如權利要求1所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該電位基準點為該多重內連線所位于的一底材。
5.如權利要求1所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該傳導元件一端同時電性耦接至該多重內連線與該第二訊號傳收端，而另一端電性耦接至該電位基準點。
6.如權利要求1所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該傳導元件一端同時電性耦接至該多重內連線與該第一訊號傳收端，而另一端電性耦接至該電位基準點。
7.如權利要求1所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該傳導元件選自下列之一導體、二極管以及后端短路回路。
8.一種半導體裝置測試結構，包含一多重內連線，位于一底材上；第一訊號傳收端，該第一訊號傳收端連接至該多重內連線的一端；一傳導元件，該傳導元件的一端連接至該多重內連線，該傳導元件的另一端則連接至一電位基準點；以及第二訊號傳收端，該第二訊號傳收端連接至該傳導元件。9如權利要求8所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該多重內連線位于一底材上，并且該多重內連線并不位于任何摻雜區(qū)域上。
10.如權利要求8所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該第一訊號傳收端選自下列之一接墊、針腳、焊錫以及金屬結構。
11.如權利要求8所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該第二訊號傳收端選自下列之一接墊、針腳、焊錫以及金屬結構。
12.如權利要求8所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該第一訊號傳收端連接至該多重內連線的表層。
13.如權利要求8所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該傳導元件連接至該多重內連線的底層。
14.如權利要求9所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該電位基準點與該底材等電位。
15.如權利要求8所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該傳導元件為一導體。
16.如權利要求8所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該傳導元件為一二極管。
17.如權利要求8所述的半導體裝置測試結構，其特征在于，該傳導元件為一后端短路回路。
18.一種形成半導體裝置測試結構的方法，包含提供一底材形成一多重內連線與一傳導元件于該底材，該傳導元件一端連接至該多重內連線而另一端連接至一電位基準點；以及形成相互分離的第一訊號傳收端與第二訊號傳收端于該底材上，在此該第一訊號傳收端與該第二訊號傳收端電性耦接至該多重內連線。
19.如權利要求18所述的形成半導體裝置測試結構的方法，其特征在于，先讓該傳導元件與該多重內連線接觸，再讓該第二訊號傳收端與該傳導元件直接接觸而不與該多重內連線直接接觸。
20.如權利要求18所述的形成半導體裝置測試結構的方法，其特征在于，先讓該傳導元件與該多重內連線接觸，再讓該第二訊號傳收端同時與該傳導元件以及該多重內連線二者直接接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體裝置測試結構，除了包含一多重內連線與電性耦耦接至此多重內連線的二個相互分離的訊號傳收端外，還包含用以提供接地管道的一傳導元件。在此，傳導元件的一端同時電性耦接至多重內連線與一訊號傳收端(用以傳收低電位訊號)，而另一端則電性耦接至一電位基準點。
文檔編號H01L21/66GK1481005SQ0213684
公開日2004年3月10日 申請日期2002年9月6日 優(yōu)先權日2002年9月6日
發(fā)明者江順旺, 簡維廷 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司, 中芯國際集成電路制造(上海)有限公