一種監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路加工尺寸的逐漸縮小，一層金屬已經(jīng)無法完成整個(gè)電路的連線工作，因此必須采用多層金屬互連線(例如2層、3層甚至更多層的金屬互連線)結(jié)構(gòu)來達(dá)到電路的連線要求，在這些多層金屬互連線之間需要以絕緣性能良好的介質(zhì)材料加以隔離，這些介質(zhì)材料就是金屬間介質(zhì)層。多層金屬互連線以及各層金屬間介質(zhì)層形成堆疊結(jié)構(gòu)，當(dāng)含有多層金屬時(shí)依次命名為第I層金屬、第2層金屬、第3層金屬......，各層金屬間介質(zhì)分別命名為第I金屬間介質(zhì)層、第2金屬間介質(zhì)層、第3金屬間介質(zhì)層......，比如,第N層金屬和第N+1層金屬之間是第N金屬間介質(zhì)層，示意圖如圖1所示，其中第I層金屬為1，第2層金屬為2，第I層金屬I與第2層金屬2之間是第I層金屬間介質(zhì)層la，同理，第M層金屬為M,第M+1層金屬為M+1,第M層金屬M(fèi)與第M+1層金屬M(fèi)+1之間是第M層金屬間介質(zhì)層Ma0
[0003]金屬間介質(zhì)層的主要作用是隔離相鄰兩層金屬，所以要求其絕緣性能良好，并且是平滑的、均勻的、沒有缺陷的，否則都有可能導(dǎo)致金屬互連線的層與層之間發(fā)生漏電。實(shí)踐工藝中，金屬間介質(zhì)層的加工工藝非常復(fù)雜，容易在金屬間介質(zhì)層上出現(xiàn)針孔、平坦化工藝不良、顆粒等缺陷。這些缺陷都會(huì)對(duì)金屬間介質(zhì)層的絕緣性能產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)這些會(huì)導(dǎo)致漏電的缺陷進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，采用梳狀的測(cè)試電路來監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的狀況，由于梳狀測(cè)試電路中的金屬線都同屬于同一層金屬，因此只能比較簡(jiǎn)單的反映出同一層金屬連線之間的金屬間介質(zhì)層是否存在漏電等異常狀況，無法對(duì)多層金屬互連線的金屬間介質(zhì)層的漏電狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不能獲得多層金屬互連線的層與層之間的金屬間介質(zhì)層的狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何對(duì)多層金屬互連線的層與層之間的金屬間介質(zhì)層的狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無法判斷出多層金屬互連線之間的金屬間介質(zhì)層是否存在異?；蛉毕?。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的裝置，包括:至少兩層金屬組成堆疊結(jié)構(gòu)，其中第一層金屬具有波形結(jié)構(gòu)；
[0009]第二層金屬覆蓋在所述第一層金屬上。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一層金屬和所述第二層金屬之間用所述金屬間介質(zhì)層填充。
[0011]進(jìn)一步地，所述第一層金屬和所述第二層金屬之間沒有接觸孔或通孔進(jìn)行電連接。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一層金屬的波形結(jié)構(gòu)具體為以下形狀中至少一種:方波、正弦波、三角波、鋸齒波。
[0013]進(jìn)一步地，所述波形結(jié)構(gòu)為方波時(shí)，由N個(gè)金屬條電阻串聯(lián)組成，且所述金屬條電阻之間的間距不唯一，其中N為整數(shù)，其N彡2。
[0014]進(jìn)一步地，間距為同一數(shù)值的金屬條電阻的個(gè)數(shù)為I?50。
[0015]為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種利用上述一種監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的裝置實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的方法，包括:測(cè)量?jī)蓪咏饘僦g金屬間介質(zhì)層的擊穿電壓，當(dāng)所述擊穿電壓超過閾值范圍時(shí)則確定兩層金屬之間的金屬間介質(zhì)層存在異常。
[0016]進(jìn)一步地，所述測(cè)量?jī)蓪咏饘僦g金屬間介質(zhì)層的擊穿電壓具體包括:
[0017]將第一層金屬連接第一電極，第二層金屬連接第二電極，在所述第一電極和第二電極之間提供從O開始逐漸升高的電位差，當(dāng)所述第一電極和/或所述第二電極端口的電流發(fā)生急劇變化時(shí)，所述第一電極和所述第二電極之間的電位差為所述金屬間介質(zhì)層的擊穿電壓。
[0018]進(jìn)一步地，所述第一電極為低電位時(shí)，所述第二電極為高電位；或者所述第一電極為高電位時(shí)，所述第二電極為低電位。
[0019]進(jìn)一步地,所述擊穿電壓的閾值范圍為30伏?50伏。
[0020](三)有益效果
[0021]本發(fā)明提供了一種監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的裝置，包括:至少兩層金屬組成堆疊結(jié)構(gòu)，其中第一層金屬具有波形結(jié)構(gòu)；第二層金屬覆蓋在該第一層金屬上。由于第一層金屬為波形結(jié)構(gòu)，可以增加該層金屬的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，在第一層金屬上方用大塊金屬即第二層金屬對(duì)第一層金屬進(jìn)行完全覆蓋，還能增加金屬層與金屬間介質(zhì)層的接觸面積，有利于對(duì)漏電現(xiàn)象的檢測(cè)，上述結(jié)構(gòu)裝置能夠?qū)饘匍g介質(zhì)層的針孔、平坦化工藝不良以及顆粒等缺陷進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。
【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中金屬間介質(zhì)層的分布示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一種監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的裝置的平面示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中一種監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的裝置的剖面示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中一種監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的方法的步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0027]實(shí)施例一
[0028]本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的裝置，具體包括:至少兩層金屬組成堆疊結(jié)構(gòu)，其中第一層金屬具有波形結(jié)構(gòu)；
[0029]第二層金屬覆蓋在第一層金屬上。
[0030]通過上述將第一層金屬被設(shè)置成波形結(jié)構(gòu)，可以增加該層金屬的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，在第一層金屬上方用大塊金屬即第二層金屬對(duì)第一層金屬進(jìn)行完全覆蓋，還能增加金屬層與金屬間介質(zhì)層的接觸面積，有利于對(duì)漏電現(xiàn)象的檢測(cè)，上述結(jié)構(gòu)裝置能夠?qū)饘匍g介質(zhì)層的針孔、平坦化工藝不良以及顆粒等缺陷進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。
[0031]對(duì)于上述裝置中的波形結(jié)構(gòu)具體為以下形狀中至少一種:方波、正弦波、三角波、鋸齒波，需要說明的是，波形結(jié)構(gòu)是為了增加金屬的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，本實(shí)施例中以方波為例，所以上述監(jiān)測(cè)金屬間介質(zhì)層的裝置的平面示意圖如圖2所示。其中第一層金屬10和第二層金屬20之間用金屬間介質(zhì)層1a填充。波形結(jié)構(gòu)的第一層金屬10為方波時(shí)，由N個(gè)金屬條電阻串聯(lián)組成，其中N為整數(shù)，其N >2。第一層金屬10中的N個(gè)金屬條電阻平行排列，圖2中的11、12、13、14、15、16均為金屬條電阻，它們串聯(lián)組成放波形結(jié)構(gòu)。
[0032]進(jìn)一步地，本實(shí)施例中的第一層金屬10和第二層金屬20之間沒有接觸孔或通孔進(jìn)行電連接。當(dāng)然也包括除了接觸孔和通孔之外的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。因此沒有電連接就是沒有采用接觸孔或者通孔或者其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)連接第一層金屬10和第二層金屬20。
[0033]而對(duì)于金屬條電阻之間的間距大小不唯一，對(duì)于間距為任一數(shù)值的金屬條電阻的個(gè)數(shù)為I?50，所有相鄰兩個(gè)金屬條電阻之間的間距可以是完全均勻、完全不均勻或部分均勻。如圖2所示，金屬條電阻11與金屬條電阻12之間的間距為SI，而金屬條電阻13與金屬條電阻14之間的間距為S2，金屬條電阻15與金屬條電阻16之間的間距為S3……其中S1、S2和S3均不相等，圖2中的S1〈S2〈S3，其實(shí)對(duì)于金屬條電阻的間距S1、S2和S3的大小也不做具體限定，即在其他實(shí)施例中還可以是其它大小關(guān)系。圖2中顯示了間距分別為S1、S2和S3三種情況，并且對(duì)于間距為SI的金屬條電阻是均勻分布的，間距為S2的金屬條電阻是均勻分布的，間距為S3的金屬條電阻是均勻分布的，但是對(duì)于間距為SI和S2和S3的所有金屬條電阻也可以不均勻。優(yōu)選地，間距為SI的金屬條電阻個(gè)數(shù)為I?50，間距為S2的金屬條電阻個(gè)數(shù)為I?50，間距為S3的金屬條電阻個(gè)數(shù)為I?50，圖2中有間距為S1、S2、S3的金屬條電阻，所以圖3中金屬條電阻個(gè)數(shù)為3?150。
[0034]另外，對(duì)于間距為某一數(shù)值的金屬條電阻個(gè)數(shù)也不做限定，例如間距為SI的金屬條電阻的個(gè)數(shù)可以是I?50個(gè)，間距為S2的金屬條電阻的個(gè)數(shù)可以是I?60個(gè)，間距為S3的金屬條電阻的個(gè)數(shù)可以是I?40個(gè)......
[0035]但是，需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于方波波形的第一層金屬即使金屬條電阻之間的間距不均勻，但是它們會(huì)平行排列分布的。對(duì)于正弦波的波形結(jié)