Imd測(cè)量電路結(jié)構(gòu)和imd性能測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)和IMD性能測(cè)試方法，該IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)設(shè)置于第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間，其包括金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)、通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)、上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)以及通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中同時(shí)包含了多種結(jié)構(gòu)，因此在整個(gè)IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中同時(shí)兼具了這些結(jié)構(gòu)所反映的性能，所以在進(jìn)行IMD性能測(cè)試時(shí)采用本發(fā)明的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，僅進(jìn)行一次針對(duì)本發(fā)明的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的IMD性能測(cè)試，便可以獲得包括多種結(jié)構(gòu)在內(nèi)的IMD的性能。本發(fā)明不需要再設(shè)計(jì)大量的測(cè)試結(jié)構(gòu)并進(jìn)行多次測(cè)試，極大的簡(jiǎn)化了IMD測(cè)試過程，使得測(cè)試過程簡(jiǎn)單且高效，從而縮短了半導(dǎo)體集成電路的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)和IMD性能測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，特別涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造過程中針對(duì)IMD(Inter Metal Dielectric,金屬層間介質(zhì)層)進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)所采用的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)和MD性能測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Lowk (低介電常數(shù))材料(k〈3.0)由于其固有的低介電系數(shù)，可產(chǎn)生較低的電容值(C)，因而已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，如作為填充于金屬層(包括互連線(interconnect)、通孔(via))間的介質(zhì)層材料。所以，在BEOL (Back End Of Line,后段工藝)采用Low-k材料制成的介質(zhì)層(如互連線之間的介質(zhì)層、互連線與通孔之間的介質(zhì)層、通孔與通孔之間的介質(zhì)層等)，其擊穿電壓(Vbd, Voltage breakdown)會(huì)明顯降低,特別是其TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown,介質(zhì)層經(jīng)時(shí)擊穿效應(yīng))更會(huì)顯著下降，這就對(duì)BEOL的工藝的可靠性提出了更高的要求，對(duì)BEOL制造的電路結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行測(cè)試也變得至關(guān)重要。
[0003]當(dāng)前，專門針對(duì)IMD (Inter Metal Dielectric,金屬層間介質(zhì)層)性能的測(cè)試,主要在于對(duì)金屬線層對(duì)金屬線層(metal to metal)結(jié)構(gòu)、通孔對(duì)通孔(via to via)結(jié)構(gòu)、以及上層金屬線層對(duì)下層金屬線層(upper metal to bottom metal)結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的IMD性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，這些結(jié)構(gòu)類型相對(duì)單一簡(jiǎn)單，僅能測(cè)量很簡(jiǎn)單的布線結(jié)構(gòu)的擊穿性質(zhì)。
[0004]如圖1所示,為針對(duì)于金屬線層對(duì)金屬線層(metal to metal)結(jié)構(gòu)的IMD測(cè)試的圖形結(jié)構(gòu)示意圖。該測(cè)試結(jié)構(gòu)包括并列設(shè)置的第一測(cè)量焊墊(PAD)31和第二測(cè)量焊墊32，第一測(cè)量焊墊31上連接若干相互平行的金屬線層I，第二測(cè)量焊墊32上同樣連接若干相互平行的金屬線層1，與第一測(cè)量焊墊31連接的金屬線層I和與第二測(cè)量焊墊32連接的金屬線層I之間相互穿插且相互平行，金屬線層I呈齒狀分布，與第一測(cè)量焊墊31連接的金屬線層I不與第二測(cè)量焊墊32連接，與第二測(cè)量焊墊32連接的金屬線層I不與第一測(cè)量焊墊31連接，所有的金屬線層均處于同一層中，在金屬線層I之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層(圖1中未示出)。這樣，通過在第一測(cè)量焊墊31和第二測(cè)量焊墊32上施加電壓后，便可以測(cè)量與金屬對(duì)金屬(metal to metal)結(jié)構(gòu)相關(guān)的IMD的擊穿性質(zhì)。
[0005]如圖2所示,為針對(duì)于通孔對(duì)通孔(via to via)結(jié)構(gòu)的IMD測(cè)試的圖形結(jié)構(gòu)示意圖。該測(cè)試結(jié)構(gòu)包括并列設(shè)置的第一測(cè)量焊墊(PAD) 31和第二測(cè)量焊墊32 ;其中，第一測(cè)量焊墊31和第二測(cè)量焊墊32分別連接若干由上層金屬線層11、通孔2和下層金屬線層12組合在一起的通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200，該通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200中，上層金屬線層11和下層金屬線層12之間有一定間隔，并且上層金屬線層11和下層金屬線層12通過多個(gè)通孔2連接；圖2所示為俯視圖，從圖2中所看到的是重疊在一起的上層金屬線層11和下層金屬線層12 ;與第一測(cè)量焊墊31連接的通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200和與第二測(cè)量焊墊32連接的通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200之間相互穿插且相互平行，通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200呈齒狀分布；與第一測(cè)量焊墊31連接的通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200不與第二測(cè)量焊墊32連接，與第二測(cè)量焊墊32連接的通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200不與第一測(cè)量焊墊31連接；該結(jié)構(gòu)中，位于與第一測(cè)量焊墊31相連接的通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200中的通孔2和位于與第二測(cè)量焊墊32相連接的通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200中的通孔2相互平行；在通孔測(cè)試結(jié)構(gòu)200之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層(圖2中未示出)，使得通孔2之間被Low_k材料填充。這樣，通過在第一測(cè)量焊墊31和第二測(cè)量焊墊32上施加電壓后，便可以測(cè)量與通孔對(duì)通孔(via to via)結(jié)構(gòu)相關(guān)的IMD的擊穿性質(zhì)
[0006]如圖3所示，為針對(duì)上層金屬線層對(duì)下層金屬線層(upper metal to bottommetal)結(jié)構(gòu)的IMD測(cè)試的圖形結(jié)構(gòu)示意圖。該測(cè)試結(jié)構(gòu)包括并列設(shè)置的第一焊墊(PAD)31和第二測(cè)量焊墊32 ;其中，第一測(cè)量焊墊31分別連接若干上層金屬線層11，第二測(cè)量焊墊32分別連接若干下層金屬線層12 ;上層金屬線層11與下層金屬線層12之間有一定間隔，并且上層金屬線層11與下層金屬線層12相重疊組成圖3中所示的金屬線重疊結(jié)構(gòu)300 ;與第一測(cè)量焊墊31連接的上層金屬線層11和與第二測(cè)量焊墊32連接的下層金屬線層12之間相互平行，并且呈齒狀分布；與第一測(cè)量焊墊31連接的上層金屬線層11不與第二測(cè)量焊墊32連接，與第二測(cè)量焊墊32連接的下層金屬線層12不與第一測(cè)量焊墊31連接；在上層金屬線層11和下層金屬線層12之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層(圖3中未示出)。這樣，通過在第一測(cè)量焊墊31和第二測(cè)量焊墊32上施加電壓后，便可以測(cè)量與上層金屬對(duì)下層金屬(upper metal to bottom metal)結(jié)構(gòu)相關(guān)的IMD的擊穿性質(zhì)。
[0007]但是，在實(shí)際芯片設(shè)計(jì)中，因?yàn)椴季€的復(fù)雜進(jìn)而導(dǎo)致了 BEOL所制成的金屬層布局的復(fù)雜，在BEOL工藝所制成整個(gè)金屬層可以同時(shí)并存如金屬對(duì)金屬結(jié)構(gòu)、通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)、以及上層金屬對(duì)下層金屬結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)。圖1至圖3所示的僅為諸多結(jié)構(gòu)中最簡(jiǎn)單的三種，其他的結(jié)構(gòu)還包括如通孔末端(金屬末端)對(duì)金屬的結(jié)構(gòu)等。對(duì)于這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的MD性質(zhì)的測(cè)試，需要針對(duì)BEOL工藝所制成整個(gè)金屬層中出現(xiàn)的各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行各自單獨(dú)的測(cè)試，這就需要分別設(shè)計(jì)大量的測(cè)試結(jié)構(gòu)并進(jìn)行多次測(cè)試，以完成針對(duì)BEOL工藝所制成整個(gè)金屬層所對(duì)應(yīng)的IMD性能的測(cè)試。整個(gè)測(cè)試過程繁雜而低效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明提供一種MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)和MD性能測(cè)試方法，以簡(jiǎn)化現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)IMD進(jìn)行性能測(cè)試的過程，提高測(cè)試效率。
[0009]本申請(qǐng)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，設(shè)置于第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間，所述MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)包括金屬線層對(duì)金屬線層metal to metal結(jié)構(gòu)、通孔末端對(duì)金屬線層viaend tometal結(jié)構(gòu)、上層金屬線層對(duì)下層金屬線層upper metal to bottom metal結(jié)構(gòu)以及通孔對(duì)通孔viato via結(jié)構(gòu)。
[0011]進(jìn)一步,所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)還包括Low-k材料的介質(zhì)層,所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中所有的金屬線層和通孔均位于所述Low-k材料的介質(zhì)層中。
[0012]進(jìn)一步，所述金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)中，不同的金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)中，通孔和金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)中，上層金屬線層和下層金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)中,通孔和通孔之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層。[0013]進(jìn)一步，與所述第一測(cè)量焊墊電連接的金屬線層和通孔不與所述第二測(cè)量焊墊電連接，與所述第二測(cè)量焊墊電連接的金屬線層和通孔不與所述第一測(cè)量焊墊電連接。
[0014]一種頂D性能測(cè)試方法，包括:
[0015]在第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間建立MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)；
[0016]對(duì)所述第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊施加電壓；
[0017]測(cè)量第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間電壓、以及流經(jīng)所述第一測(cè)量焊墊或者第二測(cè)量焊墊的電流，以獲取關(guān)于所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的1-V特征曲線；
[0018]根據(jù)所述1-V特征曲線判斷所述MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的性能。
[0019]進(jìn)一步,所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)包括金屬線層對(duì)金屬線層metal to metal結(jié)構(gòu)、通孔末端對(duì)金屬線層via end to metal結(jié)構(gòu)、上層金屬線層對(duì)下層金屬線層upper metalto bottom metal結(jié)構(gòu)以及通孔對(duì)通孔via to via結(jié)構(gòu)。
[0020]進(jìn)一步,所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)還包括Low-k材料的介質(zhì)層,所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中所有的金屬線層和通孔均位于所述Low-k材料的介質(zhì)層中。
[0021]進(jìn)一步，所述金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)中，不同的金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)中，通孔和金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)中，上層金屬線層和下層金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)中,通孔和通孔之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層。
[0022]進(jìn)一步，與所述第一測(cè)量焊墊電連接的金屬線層和通孔不與所述第二測(cè)量焊墊電連接，與所述第二測(cè)量焊墊電連接的金屬線層和通孔不與所述第一測(cè)量焊墊電連接。
[0023]進(jìn)一步，所述MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的性能包括擊穿電壓Vbd和介質(zhì)層經(jīng)時(shí)擊穿效應(yīng)TDDB。
[0024]從上述方案可以看出，本發(fā)明提供的MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中同時(shí)包含金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)、通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)、上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)以及通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)，因此在整個(gè)MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中同時(shí)兼具了這些結(jié)構(gòu)所反映的性能，所以在進(jìn)行IMD性能測(cè)試時(shí)采用本發(fā)明的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，僅進(jìn)行一次針對(duì)本發(fā)明的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的MD性能測(cè)試，便可以獲得包括多種結(jié)構(gòu)在內(nèi)的MD的性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，不需要再設(shè)計(jì)大量的測(cè)試結(jié)構(gòu)并進(jìn)行多次測(cè)試，極大的簡(jiǎn)化了 MD測(cè)試過程，使得測(cè)試過程簡(jiǎn)單且高效，從而縮短了半導(dǎo)體集成電路的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明的MD性能測(cè)試方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，極大的簡(jiǎn)化了 MD測(cè)試過程，進(jìn)而使得測(cè)試過程簡(jiǎn)單且高效，可縮短半導(dǎo)體集成電路的生產(chǎn)周期，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)的MD測(cè)試的圖形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)的IMD測(cè)試的圖形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)的MD測(cè)試的圖形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)實(shí)施例示意圖；
[0029]圖5為圖4的MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中局部區(qū)域的立體視圖；[0030]圖6為本發(fā)的IMD性能測(cè)試方法的流程框圖；
[0031]圖7為本發(fā)明的MD性能測(cè)試方法中獲取的MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的I_V特征曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]如圖4所示為本發(fā)明的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)實(shí)施例示意圖，圖5為圖4的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中局部區(qū)域的立體視圖。結(jié)合圖4和圖5所示，本發(fā)明的MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)設(shè)置于第一測(cè)量焊墊31和第二測(cè)量焊墊32之間，該IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)包括金屬線層對(duì)金屬線層(metal to metal)結(jié)構(gòu)A、通孔末端對(duì)金屬線層(via end to metal)結(jié)構(gòu)B、上層金屬線層對(duì)下層金屬線層(upper metal to bottom metal)結(jié)構(gòu)C以及通孔對(duì)通孔(via to via)結(jié)構(gòu)D。
[0034]本發(fā)明的MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)還包括Low-k材料的介質(zhì)層4 (圖4中虛線框區(qū)域)，IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中所有的金屬線層和通孔均位于所述Low-k材料的介質(zhì)層4中。
[0035]其中，如圖4所示，金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)A中對(duì)應(yīng)的兩條金屬線層為處于同一層的金屬線層，如圖4中所示字母A兩側(cè)的平行設(shè)置的兩下層金屬線層12所組成的金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)A。需要注意，圖4中所包含的金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)A，不僅僅為圖4中所示的兩處字母A的金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)A，其他相鄰的相互平行設(shè)置的兩下層金屬線層12以及相鄰的相互平行設(shè)置的兩上層金屬線層11之間均為金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)A。
[0036]如圖5并參考圖4所示，通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)B為通孔2與一金屬線層相連接的通孔末端與該通孔末端相鄰的且不與該通孔連接的金屬線層所組成的結(jié)構(gòu)。例如，圖5中所示的，位于字母B下側(cè)的通孔2的通孔末端與和其相鄰且不與該通孔2連接的字母B上側(cè)的上層金屬線層11所組成的結(jié)構(gòu)，其中，該位于字母B下側(cè)的通孔2的通孔末端與位于字母B左下側(cè)的上層金屬線層11的末端連接。該通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)B中，因?yàn)槲挥谧帜窧下側(cè)的通孔2的通孔末端同樣也是位于字母B左下側(cè)的上層金屬線層11的末端，因此通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)也稱為金屬線層末端對(duì)金屬線層(metal end to metal)結(jié)構(gòu)。圖5中的通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)B，不僅局限于圖5中字母B處的結(jié)構(gòu)，圖5中共有4個(gè)通孔2，每個(gè)通孔2的一個(gè)通孔末端都對(duì)應(yīng)有一個(gè)與其相鄰且不與其連接的金屬線層(上層金屬線層11、下層金屬線層12)，因此，圖5中的通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)B共有4個(gè)。作為整體結(jié)構(gòu)的圖4視圖中，根據(jù)圖中各個(gè)通孔2的周圍金屬線層的布線環(huán)境則有更多的通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)B。
[0037]如圖5并參考圖4所示，上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)C由不互相連接的上層金屬線層11和下層金屬線層12之間的相重疊區(qū)域組成，如圖4中，共有4處上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)C。
[0038]如圖5并參考圖4所示，通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)D由相鄰的并且不連接的通孔2構(gòu)成，如圖4中共有4個(gè)通孔2，兩輛之間相鄰的并且不連接的通孔2共有4對(duì)，所以圖5中共有通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)D 4處。圖4中，根據(jù)通孔4的數(shù)量以及金屬線層的布局可有若干處通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)D。
[0039]圖4所示的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu),僅為一個(gè)具體的實(shí)施結(jié)構(gòu)，實(shí)際IMD測(cè)量電路可依據(jù)本發(fā)明的啟示和實(shí)際需要，本領(lǐng)域技術(shù)人員自行進(jìn)行布線設(shè)計(jì)。
[0040]在圖4和圖5所示的MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中，在金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)A中，不同的金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層4，如不同的上層金屬線層11之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層4,不同的下層金屬線層12之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層4 ;在通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)B中，通孔2和金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層4 ;在上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)中，上層金屬線層11和下層金屬線層12之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層4 ;在通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)中，通孔2和通孔2之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層4?？傊趫D4和圖5所示的MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中，除上層金屬線層11、下層金屬線層12以及通孔2所占據(jù)空間外，其余空間均被Low-k材料的介質(zhì)層4填充。
[0041]在IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中，與所述第一測(cè)量焊墊31電連接的金屬線層和通孔不與所述第二測(cè)量焊墊電連接，與所述第二測(cè)量焊墊32電連接的金屬線層和通孔不與所述第一測(cè)量焊墊電連接。即與第一測(cè)量焊墊31電連接的所有上層金屬線層11、所有下層金屬線層12和所有通孔2不與第二測(cè)量焊墊32電連接，與第二測(cè)量焊墊32電連接的所有上層金屬線層11、所有下層金屬線層12和所有通孔2不與第一測(cè)量焊墊32電連接。這樣便可保證第一測(cè)量焊墊31和第二測(cè)量焊墊32之間不能導(dǎo)通，進(jìn)而可以測(cè)量該IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的性能。
[0042]本發(fā)明還提供了一種MD性能測(cè)試方法，如圖6所示，包括:
[0043]步驟1、在第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間建立MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)；
[0044]步驟2、對(duì)所述第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊施加電壓；
[0045]步驟3、測(cè)量第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間電壓、以及流經(jīng)所述第一測(cè)量焊墊或者第二測(cè)量焊墊的電流，以獲取關(guān)于所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的1-V特征曲線；
[0046]步驟4、根據(jù)所述1-V特征曲線判斷所述MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的性能。
[0047]其中，所述的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)即為如上所述的以及圖4、圖5所示的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)。
[0048]其中，步驟3中所獲取的關(guān)于所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的1-V特征曲線可參考圖7所示。其中，橫軸表示電壓(V)、縱軸表示電流I，雖然第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間沒有直接電連接，但是由于IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中Low-k材料的介質(zhì)層4的存在，會(huì)在金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)A、通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)B、上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)C以及通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)D中產(chǎn)生寄生電容，并且會(huì)產(chǎn)生穿過Low-k材料的介質(zhì)層4的微弱電流。這樣便可以通過對(duì)流經(jīng)第一測(cè)量焊墊31或者第二測(cè)量焊墊32的電流I以及所施加電壓V的記錄獲取對(duì)應(yīng)的ι-v曲線。
[0049]圖7中，sampleA和sampleB為隨機(jī)選取該測(cè)度結(jié)構(gòu)樣品所測(cè)得的I_V特性曲線。其1-V曲線斜率由陡變緩表明所測(cè)得1-V特性為所要觀測(cè)low-k介質(zhì)層的特性。
[0050]步驟4中，所測(cè)量的MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的性能包括Vbd和TDDB。
[0051 ] 其中，根據(jù)圖7所示的1-V特征曲線判斷所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的Vbd性能，其具體過程為:在任一測(cè)量焊墊加電壓(第一測(cè)量焊墊31或第二測(cè)量焊墊32)，另一測(cè)量焊墊接地。電壓從OV開始以一定的步長(zhǎng)逐步增加，在每一步長(zhǎng)量測(cè)加電壓端測(cè)量焊墊的電流(此電流為流經(jīng)結(jié)構(gòu)間所有介質(zhì)層的漏電流總和)。由于介質(zhì)層本身特性的原因，隨電壓逐漸增大，漏電流逐漸增大。當(dāng)電壓大到某一特定值(即Vbd, Breakdown voltage,擊穿電壓)時(shí)，介質(zhì)層本身無(wú)法承受所加電應(yīng)力，發(fā)生擊穿。此時(shí)漏電流迅速增大(比未擊穿介質(zhì)層時(shí)的電流大一個(gè)量級(jí)以上)。將擊穿前最后一個(gè)正常漏電流量測(cè)點(diǎn)所處電壓記為Vbd (擊穿電壓)。這種測(cè)試方法是最快看到介質(zhì)層特性好壞的方法。
[0052]TDDB的測(cè)量過程為在任一測(cè)量焊墊加電壓(第一測(cè)量焊墊或第二測(cè)量焊墊32)，另一測(cè)量焊墊接地。此電壓為恒定電壓，以時(shí)間做為變量，合理選若干個(gè)量測(cè)點(diǎn)量測(cè)所加電壓測(cè)量焊墊的電流。介質(zhì)層在恒定的電應(yīng)力下會(huì)在某個(gè)特定時(shí)間發(fā)生擊穿效應(yīng)。導(dǎo)致漏電流迅速增加。
[0053]本發(fā)明提供的上述MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中同時(shí)包含金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)、通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)、上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)以及通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)，因此在整個(gè)MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中同時(shí)兼具了這些結(jié)構(gòu)所反映的性能，因此在進(jìn)行MD性能測(cè)試時(shí)采用本發(fā)明的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，僅進(jìn)行一次針對(duì)本發(fā)明的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的IMD性能測(cè)試，便可以獲得包括多種結(jié)構(gòu)在內(nèi)的MD的性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，不需要再設(shè)計(jì)大量的測(cè)試結(jié)構(gòu)并進(jìn)行多次測(cè)試，極大的簡(jiǎn)化了 MD測(cè)試過程，使得測(cè)試過程簡(jiǎn)單且高效，從而縮短了半導(dǎo)體集成電路的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明的MD性能測(cè)試方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，極大的簡(jiǎn)化了 MD測(cè)試過程，進(jìn)而使得測(cè)試過程簡(jiǎn)單且高效，可縮短半導(dǎo)體集成電路的生產(chǎn)周期，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，設(shè)置于第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間，其特征在于:所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)包括金屬線層對(duì)金屬線層metal to metal結(jié)構(gòu)、通孔末端對(duì)金屬線層via end to metal結(jié)構(gòu)、上層金屬線層對(duì)下層金屬線層upper metal to bottom metal結(jié)構(gòu)以及通孔對(duì)通孔via to via結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)還包括Low-k材料的介質(zhì)層，所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中所有的金屬線層和通孔均位于所述Low-k材料的介質(zhì)層中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)中，不同的金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)中，通孔和金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)中，上層金屬線層和下層金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)中，通孔和通孔之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:與所述第一測(cè)量焊墊電連接的金屬線層和通孔不與所述第二測(cè)量焊墊電連接，與所述第二測(cè)量焊墊電連接的金屬線層和通孔不與所述第一測(cè)量焊墊電連接。
5.一種MD性能測(cè)試方法，包括: 在第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間建立MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)； 對(duì)所述第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊施加電壓； 測(cè)量第一測(cè)量焊墊和第二測(cè)量焊墊之間電壓、以及流經(jīng)所述第一測(cè)量焊墊或者第二測(cè)量焊墊的電流，以獲取關(guān)于所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的1-V特征曲線； 根據(jù)所述1-V特征曲線判斷所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MD性能測(cè)試方法，其特征在于，所述MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)包括金屬線層對(duì)金屬線層metal to metal結(jié)構(gòu)、通孔末端對(duì)金屬線層via end to metal結(jié)構(gòu)、上層金屬線層對(duì)下層金屬線層upper metal to bottom metal結(jié)構(gòu)以及通孔對(duì)通孔via tovia結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MD性能測(cè)試方法，其特征在于，所述MD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)還包括Low-k材料的介質(zhì)層，所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)中所有的金屬線層和通孔均位于所述Low-k材料的介質(zhì)層中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬線層對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)中，不同的金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述通孔末端對(duì)金屬線層結(jié)構(gòu)中，通孔和金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述上層金屬線層對(duì)下層金屬線層結(jié)構(gòu)中，上層金屬線層和下層金屬線層之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層；所述通孔對(duì)通孔結(jié)構(gòu)中，通孔和通孔之間填充有Low-k材料的介質(zhì)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的IMD性能測(cè)試方法，其特征在于:與所述第一測(cè)量焊墊電連接的金屬線層和通孔不與所述第二測(cè)量焊墊電連接，與所述第二測(cè)量焊墊電連接的金屬線層和通孔不與所述第一測(cè)量焊墊電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IMD性能測(cè)試方法，其特征在于，所述IMD測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的性能包括擊穿電壓Vbd和介質(zhì)層經(jīng)時(shí)擊穿效應(yīng)TDDB。
【文檔編號(hào)】H01L23/544GK103779327SQ201210398546
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】宋卓, 趙永 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司