一種金屬層間介質測試結構及測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體測試領域，特別涉及一種金屬層間介質測試結構及測試方法。
【背景技術】
[0002]隨著半導體技術的發展，半導體器件的特征尺寸越來越小，相應地，采用低介電常數材料制作金屬層之間的金屬層間介質，可以有效地降低寄生電阻，提高電學性能。這樣，在制程的后段工藝中，就可以將金屬層間介質制作的越來越薄且越來越窄。由于金屬層間介質的越來越薄且越來越窄的特性，同層的金屬層之間以及與不同的金屬層之間的金屬層間介質在制作過程中的擊穿電壓也會越來越小。因此，為了保證半導體器件在制作時的穩定性，金屬層之間的金屬層間介質的擊穿電壓和經時介電質擊穿特性(TDDB, TimeDependent Dielectric BreakDown)等電學性能成為了考慮的關鍵問題。
[0003]為了確切得到半導體器件的電學特性，特別是金屬層間介質的電學特性，可以設置測試結構，測試金屬層間介質的諸如擊穿電壓、TDDB及漏電流的電學特性。
[0004]圖1為現有技術的金屬層間介質測試結構一的俯視圖，從圖中可以看出，該測試結構包括當層的多個金屬層101，當層的多個金屬層101相互平行，相鄰當層的多個金屬層101中的其中一個金屬層101的頂端接入到第一襯墊102，另一個金屬層101的底端接入到第二襯墊103，第一襯墊102和第二襯墊103相互平行，且在水平方向上垂直于當層的多個金屬層101。該當層的多個金屬層101的材料為金屬猛。測試時在第一襯墊102和第二襯墊103逐步升高時間的電壓，測量當層的金屬層101之間的金屬層間介質的擊穿電壓；或者在第一襯墊102和第二襯墊103施加固定的電壓，測量當層的金屬層101之間的金屬層間介質的漏電流及擊穿時間。
[0005]圖2為現有技術金屬層間介質測試結構二的俯視圖，從圖中可以看出，該測試結構包括當層的多個金屬層101 (被上一層的多個金屬層201遮蓋，圖中未示出)，及其上一層的多個金屬層201,上一層的多個金屬層201在當層的多個金屬層101上方。在垂直方向上有多個通孔401貫穿當層的金屬層101和上一層的金屬層201，當層的多個金屬層101相互平行，相鄰的當層的多個金屬層101中的其中一個金屬層101的頂端接入到第一襯墊102，另一個金屬層101的底端接入到第二襯墊103，第一襯墊102和第二襯墊103相互平行，且在水平方向上當層的多個金屬層101垂直。通孔401采用導電金屬填充，比如鎢或銅等。相應地，上一層的多個金屬層201互相平行，相鄰上一層的多個金屬層201中的其中一個金屬層201的頂端接入到第一襯墊102，另一個金屬層201的底端接入到第二襯墊103。在具體測試時，在第一襯墊102和第二襯墊103逐漸升高施加的電壓，測量當層的金屬層101與上一層的金屬層102之間的具有通孔的金屬層間介質；或者在在第一襯墊102和第二襯墊103施加固定的電壓，測量當層的金屬層101與上一層的金屬層102之間的具有通孔的金屬層間介質的漏電流及擊穿時間。
[0006]圖3為現有技術金屬層間介質測試結構三的俯視圖，從圖中可以看出，該測試結構包括當層的多個金屬層101及上一層的金屬層201，上一層的金屬層201垂直在當層的金屬層101上方，遮蓋當層的多個金屬層101的部分區域。當層的多個金屬層101相互平行，一端接入到第一襯墊102上，上一層的金屬層201互相平行，其中相對接入到第一襯墊102上的當層的多個金屬層101 —端的另一端接入到第二襯墊103上。在測試時，在第一襯墊102和第二襯墊103逐步升高時間的電壓，測量當層的金屬層101與上一層金屬層201之間的金屬層間介質的擊穿電壓特性；或者在第一襯墊102和第二襯墊103施加固定的電壓，測量當層的金屬層101與上一層金屬層201之間的金屬層間介質的漏電流及擊穿時間。
[0007]可以看出，為了測試當層的金屬層之間的，當層的金屬層與上一層的金屬層之間的具有接觸孔的，以及當層的金屬層與上一層的金屬層之間的金屬層間介質的電學特性，該電學特性為擊穿電壓、漏電流或擊穿時間等，需要分別有針對性的設計測試結構，分別進行不同的電學測試。比較繁瑣且不容易實現。
【發明內容】
[0008]有鑒于此，本發明提供一種金屬層間介質測試結構，該測試結構能夠分別測試當層的金屬層之間的，當層的金屬層與上一層的金屬層之間的具有接觸孔的，以及當層的金屬層與上一層的金屬層之間的金屬層間介質的電學特性，測試簡單且易于實現。
[0009]本發明還提供一種金屬層間介質測試方法，該方法能夠使用本發明的測試結構分別測試當層的金屬層之間的，當層的金屬層與上一層的金屬層之間的具有接觸孔的，以及當層的金屬層與上一層的金屬層之間的金屬層間介質的電學特性，測試簡單且易于實現。
[0010]為達到上述目的，本發明實施的技術方案具體是這樣實現的:
[0011]一種金屬層間介質測試結構，包括:當層的多個金屬層(401’)、上一層的多個金屬層(402，)及多個通孔(403，)，其中，
[0012]當層的多個金屬層(401’)互相平行，相鄰當層的金屬層(401’)之間采用金屬層間介質填充，其中一個金屬層(401’)的兩端分別接入第一襯墊(404’)及第二襯墊(405’)，另一個金屬層(401’)上布置多個通孔(403’)，該通孔(403’ )設置在金屬層間介質中，垂直當層的多個金屬層(401’)的水平布線方向，通過多個通孔(403’)與上一層的多個金屬層(402，)貫通，第一襯墊(404，)和第二襯墊(405，)接入到第一引線(406，)引出；
[0013]上一層的多個金屬層(402’)在當層的多個金屬層(401’)上方設置，上一層的多個金屬層(402’ )與當層的多個金屬層(401’)之間采用金屬層間介質填充，上一層的多個金屬層(402’)互相平行，上一層的多個金屬層(402’)的水平布線方向與當層的多個金屬層401’的水平布線方向相互垂直，上一層的多個金屬層(402’)布置多個通孔(403’)，上一層的多個金屬層(402’)的一端接入到第二引線(407’)引出；
[0014]所述第一引線(406’)和所述第二引線(407’)施加不同的電壓，具有電壓差。
[0015]當層的多個金屬層(401’)采用金屬錳材料構成，上一層的多個金屬層(402’)采用金屬錳構成。
[0016]所述通孔(403’)采用導電金屬填充。
[0017]所述導電金屬為鎢或銅。
[0018]一種利用權利要求1所述的測試結構的測試方法，該方法包括:
[0019]在所述測試結構上的第一引線(406’)和所述第二引線(407’)施加不同的電壓，
具有電壓差；
[0020]測試相鄰的當層的多個金屬層(401’)之間的金屬層間介質的漏電流及擊穿時間；
[0021]或/和，測試當層的沒有具有通孔(403’)的金屬層(401’)與上一層的金屬層(402’)之間的金屬層間介質的電流及擊穿時間；
[0022]或/和、測試未接入第一襯墊(404’ )和第二襯墊(405’ )的當層的金屬層(401’)，與兩端分別接入第一襯墊(404’)和第二襯墊(405’)的當層的金屬層(401’)之間的金屬層間介質的電流及擊穿時間。
[0023]一種利用權利要求1所述的測試結構的測試方法，該方法包括:
[0024]在所述測試結構上的所述第一引線(406’)和所述第二引線(407’)施加不同的電壓，所述第一引線(406’)和所述第二引線(407’)之間的具有的電壓差逐漸升高；
[0025]測試相鄰的當層的多個金屬層(401’)之間的金屬層間介質的擊穿電壓；
[0026]或/和測試當層的沒有具有通孔(403’)的金屬層(401’)與上一層的金屬層(402’)之間的金屬層間介質的擊穿電壓；
[0027]或/和測試未接入第一襯墊(404’)和第二襯墊(405’)的當層的金屬層(401’)，與兩端分別接入第一襯墊(404’)和第二襯墊(405’)的當層的金屬層(401’)之間的金屬層間介質的擊穿電壓。
[0028]由上述方案可以看出，本發明重新設置了測試結構，當層的多個金屬層互相平行，相鄰當層的多個金屬層中的其中一個金屬層的兩端分別接入第一襯墊及第二襯墊，另一個金屬層上設置多個通孔，第一襯墊和第二襯墊接入到第一引線引出；上一層的多個金屬層在當層的多個金屬層上方設置，上一層的多個金屬層互相平行，上一層的多個金屬層的水平布線方向與當層的多個金屬層的水平布線方向相互垂直，通孔設置在上一層的多個金屬層上與當層的部分金屬層聯通，上一層的多個金屬層的一端接入到第二引線引出。在測試時，在第一引線和第二引線上施加電壓，可以測試當層的金屬層之間的，當層的金屬層與上一層的金屬層之間的具有接觸孔的，以及當層的金屬層與上一層的金屬層之間的金屬層間介質的電學特性。因此，本發明測試簡單且易于實現。
【附圖說明】
[0029]圖1為現有技術的金屬層間介質測試結構一的俯視圖；
[0030]圖2為現有技術金屬層間介質測試結構二的俯視圖；
[0031]圖3為現有技術金屬層間介質測試結構三的俯視圖；
[0032]圖4為本發明實施例提供的金屬層間介質測試結構俯視示意圖；
[0033]圖5為本發明實施例提供的金屬層間介質測試結構沿X軸的剖面示意圖；
[0034]圖6為本發明實施例提供的金屬層間介質測試結構沿y軸的剖面示意圖；
[0035]圖7為本發明實施例提供的金屬層間介質測試方法一流程圖；
[0036]圖8為本發明實施例提供的金屬層間介質測試方法二流程圖。
【具體實施方式】
[0037]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明作進一步詳細說明。
[0038]從【背景技術】可以看出，造成金屬層間介質測試比較繁瑣不容易實現的原因是:針對測試當層的金屬層之間的，當層的金屬層與上一層的金屬層之間的具有接觸孔的，以及當層的金屬層與上一層的金屬層之間的金屬層間介質的電學特性，設置了不同的測試結構，分別測試得到。
[0039]為了解決這個問題，本發明設置同一個測試結構