一種層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，包括一對金屬焊盤及設(shè)置于其之間的至少一條測試金屬線；所述測試金屬線包括下層、上層及頂層金屬線；所述測試金屬線為折線型，且包括至少兩個(gè)拐角；上層、頂層金屬線之間通過設(shè)置于所述拐角處的金屬插塞連接，下層、上層金屬線之間無金屬插塞；下層、上層金屬線分別與兩個(gè)金屬焊盤中的一個(gè)連接。本實(shí)用新型中，下層金屬線與上層金屬線之間無金屬插塞，從而可以通過金屬焊盤測試下層金屬線與上層金屬線之間的擊穿電壓，判斷頂層金屬插塞是否偏移；所述測試金屬線為折線型，且包括至少兩個(gè)拐角，金屬插塞設(shè)置于拐角處，且底層金屬線的線寬大于所述上層金屬線的線寬，可以提高測試效率與精度。
【專利說明】一種層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及一種測試結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，越來越多的先進(jìn)工藝不斷出現(xiàn)。層間金屬的頂層金屬插塞(top via)的刻蝕偏移問題對后道可靠性(BEOL reliability)產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。圖1顯不為金屬線的剖面結(jié)構(gòu)不意圖。如圖1所不，相較于下層金屬插塞101，頂層金屬插塞102的直徑要大得多。如圖2所示，在制作金屬線的過程中，若頂層通孔刻蝕過程中產(chǎn)生偏移，將發(fā)生頂層通孔邊緣部分蝕刻進(jìn)下一層層間介質(zhì)層103中，進(jìn)而后續(xù)形成的頂層金屬插塞102邊緣部分嵌入下一層層間介質(zhì)層103中，使得該層層間介質(zhì)層變薄，從而頂層金屬層104以下的兩層層間金屬層105之間擊穿電壓大幅降低，對后道工藝性能產(chǎn)生影響。
[0003]圖3顯示為現(xiàn)有的測試結(jié)構(gòu)的俯視示意圖，包括一對金屬焊盤105，其中一個(gè)金屬焊盤105連接一組金屬線106的一端，另一個(gè)金屬焊盤105連接另一組金屬線106的另一端，形成梳-梳結(jié)構(gòu)(comb to comb structure)。圖4顯示為現(xiàn)有測試結(jié)構(gòu)的剖視圖，該測試結(jié)構(gòu)的金屬線106中，相鄰兩層金屬層之間均通過金屬插塞連接，測試時(shí)，通過一對金屬焊盤104在兩組金屬線106之間施加電壓U，可以測得兩組金屬線106之間的擊穿電壓。但是上述測試結(jié)構(gòu)只能測試同一層金屬之間的電介質(zhì)擊穿性能，對層間金屬的可靠性測試無能為力。然而隨著工藝節(jié)點(diǎn)越來越小，若頂層金屬插塞偏移導(dǎo)致的層間金屬可靠性降低問題不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將會(huì)對器件的產(chǎn)生不良影響。
[0004]因此，提供一種層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)以解決上述問題實(shí)屬必要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的測試結(jié)構(gòu)無法檢測因頂層金屬插塞偏移導(dǎo)致的層間金屬可靠性降低的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，所述測試結(jié)構(gòu)包括一對金屬焊盤及設(shè)置于一對金屬焊盤之間的至少一條測試金屬線；所述測試金屬線包括自下而上依次設(shè)置的下層金屬線、上層金屬線及頂層金屬線，所述下層金屬線與所述上層金屬線之間、所述上層金屬層與所述頂層金屬線之間均形成有層間介質(zhì)層；所述測試金屬線為折線型，且包括至少兩個(gè)拐角；所述上層金屬線與所述頂層金屬線之間通過設(shè)置于所述拐角處的金屬插塞連接，所述下層金屬線與所述上層金屬線之間無金屬插塞；所述下層金屬線與其中一個(gè)金屬焊盤連接，所述上層金屬線與另一個(gè)金屬焊盤連接。
[0007]可選地，所述底層金屬線的線寬大于所述上層金屬線的線寬。
[0008]可選地，所述底層金屬線的線寬大于所述上層金屬線的線寬5%以上。
[0009]可選地，所述拐角為直角。
[0010]可選地，所述測試金屬線包括4?20個(gè)拐角。
[0011]可選地，所述下層金屬線與所述金屬焊盤通過金屬互連線連接；所述上層金屬線與所述金屬焊盤通過金屬互連線連接。
[0012]可選地，所述頂層金屬線與所述上層金屬線的線寬相同且長度相同。
[0013]如上所述，本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果:(I)本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)中，所述下層金屬線與所述上層金屬線之間無金屬插塞，且下層金屬線與上層金屬線分別與一個(gè)金屬焊盤連接，從而可以通過金屬焊盤測試下層金屬線與上層金屬線之間的擊穿電壓，判斷頂層金屬插塞是否偏移；(2)本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)中，所述測試金屬線為折線型，且包括至少兩個(gè)拐角，金屬插塞設(shè)置于拐角處，使得金屬插塞在上、下、左、右四個(gè)方向任意一個(gè)方向上的偏移都能被測試出來，從而提高測試效率；(3)本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)的測試金屬線中，底層金屬線的線寬大于所述上層金屬線的線寬，使得金屬插塞偏移時(shí)，偏移到金屬線外側(cè)的金屬插塞部分能夠與底層金屬線直接相對，相對面積增大，從而放大頂層金屬插塞偏移造成的影響，提高測試精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中金屬線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中制作金屬線時(shí)頂層金屬插塞偏移的示意圖。
[0016]圖3顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的測試結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
[0017]圖4顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的測試結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0018]圖5顯示為本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
[0019]圖6顯示為本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0020]圖7顯示為本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)中金屬插塞發(fā)生偏移時(shí)的剖視圖。
[0021]圖8顯示為本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)在另一實(shí)施例中的俯視示意圖。
[0022]元件標(biāo)號(hào)說明
[0023]101下層金屬插塞
[0024]102頂層金屬插塞
[0025]103，205層間介質(zhì)層
[0026]104頂層金屬層
[0027]105層間金屬層
[0028]106，201 金屬焊盤
[0029]107, 202 金屬線
[0030]2021 下層金屬線
[0031]2022 上層金屬線
[0032]2023 頂層金屬線
[0033]203金屬插塞
[0034]204金屬互連線
[0035]U電壓

【具體實(shí)施方式】
[0036]以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0037]請參閱圖5至圖8。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0038]本實(shí)用新型提供一種層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，請參閱圖5及圖6，其中，圖5顯示為所述層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)的俯視示意圖，如圖所示，所述測試結(jié)構(gòu)包括一對金屬焊盤201及設(shè)置于一對金屬焊盤201之間的至少一條測試金屬線202。圖6顯示為所述層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)的剖視圖，如圖所示，所述測試金屬線202包括自下而上依次設(shè)置的下層金屬線2021、上層金屬線2022及頂層金屬線2023，所述下層金屬線2021與所述上層金屬線2022之間、所述上層金屬層2022與所述頂層金屬線2023之間均形成有層間介質(zhì)層205。
[0039]特別的，所述測試金屬線202為折線型，且包括至少兩個(gè)拐角、所述上層金屬線2022與所述頂層金屬線2023之間通過設(shè)置于所述拐角處的金屬插塞203連接。所述下層金屬線2021與所述上層金屬線2022之間無金屬插塞。
[0040]所述下層金屬線2021與其中一個(gè)金屬焊盤連接，所述上層金屬線2023與另一個(gè)金屬焊盤連接，以利于后續(xù)測試時(shí)通過一對焊盤201在所述測試金屬線202的下層金屬線2021與上層金屬線2022之間施加電壓。
[0041]請參閱圖7，顯示為本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)中金屬插塞203發(fā)生偏移時(shí)的剖視圖。如圖所示，當(dāng)所述金屬插塞203發(fā)生偏移時(shí)，所述金屬插塞203邊緣部分嵌入下一層層間介質(zhì)層205中，使得該層層間介質(zhì)層205部分區(qū)域變薄，從而測試金屬線中，所述下層金屬線2021與上層金屬線2022之間的擊穿電壓將會(huì)降低。由于所述下層金屬線2021與上層金屬線2022之間無金屬插塞連接，測試時(shí)，通過一對焊盤201在所述下層金屬線2021與上層金屬線2022之間施加斜坡電壓，當(dāng)電壓U逐步增加到一定值時(shí)，所述下層金屬線2021與上層金屬線2022之間的層間介質(zhì)層被擊穿，此時(shí)的電壓U值即下層金屬線2021與上層金屬線2022之間的擊穿電壓。通過本實(shí)用新型的測試結(jié)構(gòu)測試時(shí)，若發(fā)現(xiàn)擊穿電壓偏小，即可判斷制作的半導(dǎo)體器件中頂層金屬插塞發(fā)生偏移，頂層金屬層下的兩層金屬層之間可靠性降低。
[0042]具體的，所述底層金屬線2021的線寬大于所述上層金屬線2022的線寬，本實(shí)施例中，所述底層金屬線的線寬優(yōu)選為大于所述上層金屬線的線寬5%以上。所述底層金屬線2021的線寬大于所述上層金屬線2022的線寬可以使得所述金屬插塞203偏移時(shí)，偏移到測試金屬線202外側(cè)的金屬插塞部分能夠與底層金屬線2021直接相對，相對面積增大，從而放大頂層金屬插塞偏移造成的影響，提高測試精度。
[0043]具體的，所述測試金屬線202中，所述頂層金屬線2023與所述上層金屬線2022的線寬相同且長度相同。所述下層金屬線2021與所述金屬焊盤201通過金屬互連線204連接；所述上層金屬線2022與所述金屬焊盤202亦通過金屬互連線204連接。
[0044]本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)中，所述測試金屬線202為折線型，且包括至少兩個(gè)拐角、所述上層金屬線2022與所述頂層金屬線2023之間通過設(shè)置于所述拐角處的金屬插塞203連接。本實(shí)施例中，所述拐角優(yōu)選為直角。
[0045]圖5顯示為一條測試金屬線202包括兩個(gè)拐角的情形。如圖5中箭頭方向所示，通過兩個(gè)拐角即可將金屬插塞203在上、下、左、右四個(gè)方向任意一個(gè)方向上的偏移情形所囊括，從而提高測試效率。在其它實(shí)施例中，所述測試金屬線202也可以包括其它數(shù)目的拐角，如4?20個(gè)。請參閱圖8，顯示為另一實(shí)施例中，所述測試金屬線202包括6個(gè)拐角的情形。所述拐角數(shù)目越多，越有利于測試到頂層金屬插塞偏移的情況，提高測試效率。
[0046]此外，所述層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)中，一對金屬焊盤201之間的測試金屬線202數(shù)目可以不止一條，圖5及圖8均顯示了 5條的情形，此處僅為示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要對所述測試金屬線202的數(shù)目進(jìn)行增減，此處不應(yīng)過分限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。在測試時(shí)，多條測試金屬線可以通過同一對金屬焊盤同時(shí)進(jìn)行測試。
[0047]綜上所述，本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果:(I)本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)中，所述下層金屬線與所述上層金屬線之間無金屬插塞，且下層金屬線與上層金屬線分別與一個(gè)金屬焊盤連接，從而可以通過金屬焊盤測試下層金屬線與上層金屬線之間的擊穿電壓，判斷頂層金屬插塞是否偏移；(2)本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)中，所述測試金屬線為折線型，且包括至少兩個(gè)拐角，金屬插塞設(shè)置于拐角處，使得金屬插塞在上、下、左、右四個(gè)方向任意一個(gè)方向上的偏移都能被測試出來，從而提高測試效率；(3)本實(shí)用新型的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)的測試金屬線中，底層金屬線的線寬大于所述上層金屬線的線寬，使得金屬插塞偏移時(shí)，偏移到金屬線外側(cè)的金屬插塞部分能夠與底層金屬線直接相對，相對面積增大，從而放大頂層金屬插塞偏移造成的影響，提高測試精度。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0048]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，所述測試結(jié)構(gòu)包括一對金屬焊盤及設(shè)置于一對金屬焊盤之間的至少一條測試金屬線；所述測試金屬線包括自下而上依次設(shè)置的下層金屬線、上層金屬線及頂層金屬線，所述下層金屬線與所述上層金屬線之間、所述上層金屬層與所述頂層金屬線之間均形成有層間介質(zhì)層，其特征在于:所述測試金屬線為折線型，且包括至少兩個(gè)拐角；所述上層金屬線與所述頂層金屬線之間通過設(shè)置于所述拐角處的金屬插塞連接，所述下層金屬線與所述上層金屬線之間無金屬插塞；所述下層金屬線與其中一個(gè)金屬焊盤連接，所述上層金屬線與另一個(gè)金屬焊盤連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述底層金屬線的線寬大于所述頂層金屬線的線寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述底層金屬線的線寬大于所述頂層金屬線的線寬5%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述拐角為直角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述測試金屬線包括4?20個(gè)拐角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述下層金屬線與所述金屬焊盤通過金屬互連線連接；所述上層金屬線與所述金屬焊盤通過金屬互連線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間金屬可靠性測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述頂層金屬線與所述上層金屬線的線寬相同且長度相同。
【文檔編號(hào)】H01L23/544GK204257633SQ201420799775
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】王明, 許曉鋒, 張瀝文 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司