監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，包含至少3根相距一定距離的平行走線，外側和內側的金屬線形成封閉矩形，中間金屬線為幾字線型，且最外側金屬線具有T字線型突出，T字突出的端部放置在中間金屬線的幾字型內彎里，同時最內側矩形金屬線的四內角區域放置4個金屬島。通過上述測試結構，可有效監測金屬工藝后的短路或斷路等工藝缺陷問題。
【專利說明】監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及半導體制造領域，特別是指一種娃片允收測試(WAT:ffaferAcceptance Test)監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構。
【背景技術】
[0002]傳統監控金屬刻蝕后短路發生情況的結構常采用梳子狀結構，如圖1所示，該結構由金屬線401和金屬線402組成，金屬線401和402分別形成梳子狀，交錯排列，金屬線401和金屬線402之間是等間距，這樣測試端口一 403和端口二 404之間的漏電流可以監控金屬401和金屬402間的短路情況,這種結構只能監控直條形金屬402a和彎曲形金屬401a之間發生短路的情況，并且只有一個方向時的情況，而由于光刻機的曝光特點，在X和Y軸方向上曝光后的圖形尺寸會有所偏差，刻蝕更存在X和Y軸方向上刻蝕形貌和刻蝕精度的差異，因此單一方向上監控無法滿足工藝的要求，同時這種結構只能監控短路而無法有效監控可能造成的金屬斷路。
[0003]另外一種測試結構，如圖2所示，在梳子狀結構的金屬線411和413之間插入蛇形走線金屬線412，保持和金屬線411和413相同間距，通過測試端口一 414和端口三416之間或者端口二 415和端口三416之間的漏電特性，并且測試端口三416和端口四417之間的電阻特性，可以在監控金屬線411和金屬線413、金屬線412和金屬線413之間發生短路情況的同時，監控金屬線412放置在彎曲情況下的斷路問題，但同樣沒有考慮到光刻和刻蝕的方向性問題，造成監控工藝上的不全面。同時，在工藝制造中還有一種惡劣情況，金屬小島和金屬線間的短路情況無法在這個結構中測試得到，這樣還是無法有效提供全面的工藝監控。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在于提供一種監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，可有效監測金屬工藝中短路或斷路的缺陷。
[0005]為解決上述問題，本發明所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，包括:至少3根等距平行走線的金屬線，最外側及最內側金屬線圍成封閉矩形，中間金屬線圍成非封閉矩形，且中間金屬線每邊上均具有幾字型內彎，相應內側金屬線每邊上對應中間金屬線也具有平行等距的幾字型內彎，外側金屬線具有T字型突起線端，突起線端放置于中間金屬線的幾字內彎內，所述內側金屬線形成的封閉矩形四個內角內均放置一個金屬島區。
[0006]進一步地，所述至少3根的金屬線，其中間金屬線是回字形的非封閉的矩形，內側金屬線和外側金屬線是形成回字形的封閉或者非封閉的矩形。
[0007]進一步地，所述中間金屬線上的幾字型內彎每邊上是為一個，或者是多個，且每個幾字內彎里外側金屬線的T字型突起數相應增加，保證每個內彎里都放置有T字線端，同時內側金屬線的幾字內彎相應增加。
[0008]進一步地，所述的金屬線幾字彎是向封閉結構內側彎曲，或者是向外側彎曲。[0009]進一步地，當所述幾字彎是向外側彎曲時，T字型突起線端位于內側金屬線上并放
置于幾字彎內。
[0010]進一步地，所述的測試結構是單獨一個使用，或者是多個排成陣列使用。
[0011]進一步地，當所述測試結構為多個組成陣列使用時，各個測試結構單元內的至少3根的內外不同層金屬線需要按照各單元所有外層金屬線相互連接、各中間金屬線相互連接以及各內層金屬線相互連接的對應的結構關系連接在一起，引出所有陣列單元的各層金屬的測試端口。
[0012]進一步地，所述組成測試結構圖形的金屬換成多晶硅時，同樣能監測多晶硅的短路或斷路等缺陷。
[0013]進一步地，所述的測試結構是放置于芯片區，或者是放置于劃片槽區域內。
[0014]本發明所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，通過至少3層的金屬平行等距走線及設置幾字彎和T型線端，在X、Y軸方向上均能監控工藝中幾種典型惡劣條件下造成的金屬短路及斷路的缺陷，提高工藝的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是傳統金屬短路監控結構示意圖；
[0016]圖2是另一傳統金屬短路監控結構示意圖；
[0017]圖3是本發明金屬監控測試結構單元版圖一實施例示意圖；
[0018]圖4是圖3AA區域局部示意圖；
[0019]圖5是圖3AA區域刻蝕后局部截面示意圖；
[0020]圖6是圖3BB區域刻蝕后示意圖；
[0021]圖7是本發明金屬監控測試結構單元版圖另一實施例示意圖。
[0022]附圖標記說明
[0023]204a、204b、204c、204d 是金屬島區，201、202、203、401、402、403、411、412、413 是金屬線，101、102、103、104、121、122、123、124、125 是端口。
【具體實施方式】
[0024]本發明所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，第一實施例如圖3所示，至少3根等距平行走線的金屬線201、202及203，外側金屬線201及內側金屬線203圍成封閉矩形，中間金屬線202圍成非封閉矩形，形成端口二 102及端口五105，且中間金屬線202每邊上均具有幾字型內彎，相應內側金屬線203每邊上對應中間金屬線202也具有平行等距的幾字型內彎，外側金屬線201具有T字型突起線端，突起線端放置于中間金屬線202的幾字內彎內，每邊的幾字彎的數量為I個，也可以依實際需要制作多個。所述內側金屬線203形成的封閉矩形四個內角內均放置一個金屬島區204a、204b、204c、204d,形成4個端口(端口四)。矩形結構可以使測試監控結構在X軸及Y軸方向上均能具有圖形監控。
[0025]外側金屬線201寬度Wa為0.1?50微米，金屬線201引出形成測試端口一 101。
[0026]中間金屬線202與外側金屬線201的間距為Sa=0.1?I微米，中間金屬線202寬度Wb=0.1?I微米。
[0027]內側金屬線203和中間金屬線202間距Sb=0.1?I微米放置，內側金屬線203寬度Wb=0.1?50微米，圍成封閉環，內側金屬線203引出形成測試端口三103。
[0028]四個金屬島區204a、204b、204c、204d和內側金屬線203保持距離Sc=0.1?I微米，金屬島區的寬度Wd=Ld=0.1?I微米，把四個金屬島區204a、204b、204c、204d通過上層金屬引出(本發明附圖中上層金屬未示出)，連接在一起形成測試端口四104。
[0029]通過測試端口一 101和端口二 102之間的漏電流，可以監控T型金屬線和幾字彎金屬間的短路情況；測試端口二 102和端口三103之間的漏電，可以監控兩個幾字彎金屬間的短路情況；測試端口三103和端口四104，可以監控金屬內角彎和金屬島區之間的短路情況；測試端口二 102和端口五105的金屬電阻特性，可以監控在密集區域金屬線條的斷路問題。
[0030]幾字內彎和彎內放置的T字線端能有效監控光刻和刻蝕造成的短路的問題，如圖4所示，是圖3所示的監控圖形幾字彎和T型走線區域AA的局部放大示意圖，虛線表示刻蝕形成后的實際圖形，在光刻刻蝕后，金屬線直角拐彎的地方都會出現圓化，而內外角圓化具有差異，內外角圓弧間距S2小于金屬線間距SI，再加上刻蝕的誤差，很容易造成這個區域的短路。因此，測試圖3所示的端口五和端口三之間的電阻，就能監測電路的短路情況。
[0031]同時，排成幾字彎的金屬走線還可以監控到刻蝕后由于應力造成的短路問題。如圖5所示,是圖3所示AA區域的截面示意圖，金屬線202和金屬線203在刻蝕后的內角側由于刻蝕后的退火，會引起應力的變化，內角側應力較為集中，造成金屬內角側底部出現鼓包304a及304b，鼓包的出現會惡化金屬的短路，S3 (或S4) <S2〈S1，所以幾字走線可以有效監控這種圖形下的短路情況。
[0032]外側金屬線201與內側金屬線203之間放置中間金屬線202可有效監控光刻和刻蝕造成的斷路問題。如圖4所示，中間金屬線202是屬于密集區域的金屬線，而外側金屬線201和內側金屬線203處于半密集區域，光刻對于密集區域和半密集區域的光刻能力是不同的。理論上密集區的線寬容易刻小，則由可能存在W2〈W1或者W3〈W1的情況，W2和W3區域就容易發生斷路。
[0033]如圖3所示，在矩形的金屬線最內側的四個角上放置金屬島區204a、204b、204c、204d，通過測試端口三103和端口四104間的漏電可以監控金屬島區204a、204b、204c、204d和金屬線203之間的短路情況。
[0034]對于島狀的金屬圖形，光刻和刻蝕后都會造成較嚴重的圖形的變化，這種變化要大于普通直條形的金屬，參考示意圖3和圖6，圖6是測試結構BB區域的局部放大示意圖，虛線為光刻和刻蝕后金屬的圖形，除了金屬線203內角側會圓化，金屬島204的圓化會造成光刻和刻蝕后的圖形比原版圖形大，從而使得所示間距S5〈S2〈S6，是另一種惡劣情況下發生的短路問題。
[0035]通過這樣的測試結構，在監控幾字彎造成短路的問題的同時，可以監控到金屬島到金屬內角彎的短路問題，還可以有效監控工藝生產中幾種典型惡劣情況下的金屬短路、斷路問題，并依此及時調整工藝。
[0036]如圖7所示，是本發明監控金屬短路和斷路結構的另一種版圖結構，即第二實施例。其間距設置及線寬等參數與上述實施例相同，與圖3所示的版圖結構不同的是，該圖形為非封閉環，是按照X軸鏡像排列成上下對稱結構，然后把最內側、中間和外側的金屬按順序對應連在一起，同樣保持了幾字走線和T型金屬走線，以及內側角放置有金屬島區形成端口四124，在X、Y方向上都有相同的圖形監控，其實現的原理與上述本發明第一實施例相同，例如通過測量端口一 121和端口二 122或者端口五125之間的漏電流可以監控T字線型與幾字線之間的短路情況，測試端口二 122和端口三123之間的漏電可以監控幾字彎之間的短路情況，測試端口二 122和端口五125之間的電阻特性可以監控密集區域金屬線的斷路情況等。
[0037]上述第一第二實施例的結構可以單獨使用，也可以排成陣列使用，排成陣列可以增加圖形密度來提高檢測精度。排成陣列使用的方式是將各個測試結構單元內的金屬線按照相應的結構關系連接在一起。即各測試單元的所有外側金屬線連接在一起，所有中間金屬線連接在一起，所有內側金屬線連接在一起，形成各層金屬的總測試端口。當金屬線多于3根時依此類推連接。
[0038]本發明所述的測試結構，將金屬線換成多晶硅時，同樣可監控多晶硅工藝中出現的類似短路或斷路的缺陷，其使用方法與上述金屬線的測試結構相同，可單一結構使用，或者組成陣列的方式。
[0039]上述測試結構，包括第一及第二實施例，是放置于芯片區，當芯片區可用面積較緊張，或者測試結構是陣列使用需占用較大面積時，也可放置于劃片槽區域。
[0040]以上僅為本發明的優選實施例，并不用于限定本發明。對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，其特征在于:包含: 至少3根等距平行走線的金屬線，最外側及最內側金屬線圍成封閉或者不封閉的矩形，中間金屬線圍成非封閉矩形，且中間金屬線每邊上均具有幾字型內彎，相應內側金屬線每邊上對應中間金屬線也具有平行等距的幾字型內彎，外側金屬線具有T字型突起線端，突起線端放置于中間金屬線的幾字內彎內，所述內側金屬線形成的封閉矩形四個內角內均放置一個金屬島區。
2.如權利要求1所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，其特征在于:所述的至少3根的金屬線，其中間金屬線是回字形的非封閉的矩形，內側金屬線和外側金屬線是形成回字形的封閉或者非封閉的矩形。
3.如權利要求1所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，其特征在于:所述的中間金屬線每邊上的幾字型內彎是設置一個，或者是多個，且外側金屬線每邊上的T字型突起數相應增加，以保證中間金屬線每個內彎里都放置有外側金屬線的T字線端；同時內側金屬線的幾字內彎隨中間金屬線相應增加以保持平行等間距走線。
4.如權利要求3所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，其特征在于:所述的中間金屬線幾字彎是向封閉結構的內側彎曲，或者是向外側彎曲。
5.如權利要求4所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，其特征在于:當所述中間金屬線的幾字型彎是向外側彎曲時，則T字型突起線端位于內側金屬線上并放置于中間金屬線的幾字彎內。
6.如權利要求1所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，其特征在于:所述的測試結構是單獨一個使用，或者是多個排成陣列使用。
7.如權利要求6所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，其特征在于:當所述測試結構為多個組成陣列使用時，各個測試結構單元內的至少3根的內外不同層金屬線需要按照各單元所有外層金屬線相互連接、各中間金屬線相互連接以及各內層金屬線相互連接的對應的結構關系連接在一起，引出所有陣列單元的各層金屬的測試端口。
8.如權利要求1所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，其特征在于:所述組成測試結構圖形線條的金屬換成多晶硅時，同樣能監測多晶硅的短路或斷路缺陷。
9.如權利要求1所述的監控金屬工藝后短路或斷路的測試結構，其特征在于:所述的測試結構是放置于芯片區，或者是放置于劃片槽區域內。
【文檔編號】H01L23/544GK103779330SQ201210410222
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月24日 優先權日:2012年10月24日
【發明者】苗彬彬, 金鋒 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司