一种微型沟槽的测试结构及测试方法
【专利摘要】本发明涉及一种微型沟槽的测试结构及测试方法，第一测试件和第二测试件，所述第一测试件和所述第二测试件上下层叠设置，所述第一测试件和所述第二测试件中均含有连接为一体的条形导线阵列，所述第一测试件中的条形导线和所述第二测试件中的条形导线相互垂直；第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端将所述第一测试件和所述第二测试件分别连接至第一测试焊盘和第二测试焊盘。本发明所述方法改变了现有技术中需要对对大量的样品进行检测的弊端，通过所述测试结构可以对整个晶片地图上的所有的微型沟槽进行扫描，根据电流进行分析，使所述结果能够更加准确，而且整个过程更加简单、节省时间。
【专利说明】
一种微型沟槽的测试结构及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种微型沟槽的测试结构及测试方法。
【背景技术】
[0002]随着集成电路技术的持续发展，芯片上将集成更多器件，芯片也将采用更快的时钟速度。在这些要求的推进下，器件的几何尺寸将不断缩小，在芯片的制造工艺中不断采用新材料、新技术和新的制造工艺。这些改进对于单个器件的寿命影响非常大，可能造成局部区域的脆弱性增加、功率密度的提高、器件的复杂性增加以及引入新的失效机制，同时较小的容错空间意味着寿命问题必须在设计的一开始就必须考虑，并且在器件的开发和制造过程中一直进行监控和测试，一直到最终产品的完成。
[0003]目前对半导体器件的监控和测试一般包括对具有特定封装形式的器件进行各种电学性能测试和工艺可靠性测试，目前大都采用静态随即存取存储器(简称为静态随机存储器或者Static RAM, SRAM)作为评估电学性能的测试平台，随着SRAM单元尺寸变的越来越小，在器件的制备过程中，不同金属层101和102之间可能会形成微型沟槽(Microtrench) 103 (如圆圈中的部分所示),如图1所示,所述微型沟槽103 (Micro trench)会导致半导体器件的击穿电压(Breakdown Voltage, VBD)性能变差,而在先进技术节点中，所述半导体器件的击穿电压(Breakdown Voltage,VBD)性能成为评价器件性能的最主要的参数之一。因此如何评价器件的VBD性能具有重要的意义。
[0004]现有技术中大都是通过SEM切口(SEM cut)对所述微型沟槽103的性能进行检测，但是所述检测方法只能对所述微型沟槽103进行定性的检测，而且所述检测需要更多的时间，而且为了得到更加准确的结果，需要对大量的样品进行检测，但是效果并不理想。
[0005]因此，随着半导体尺寸的缩小，对于微型沟槽的检测方法存在浪费时间、采样多以及只能定性检测等诸多弊端，使生产效率受到限制，目前亟需对所述检测方法进行改进，以消除上述问题。
【发明内容】
[0006]在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0007]本发明为了克服目前存在问题，提供了一种微型沟槽的测试结构，包括:
[0008]第一测试件和第二测试件，所述第一测试件和所述第二测试件上下层叠设置，所述第一测试件和所述第二测试件中分别含有连接为一体的条形导线阵列，所述第一测试件中的条形导线和所述第二测试件中的条形导线相互垂直；
[0009]第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端将所述第一测试件和所述第二测试件分别连接至第一测试焊盘和第二测试焊盘。
[0010]作为优选，所述第一测试件和所述第二测试件均呈梳状结构，均含有连接线和平行设置于所述连接线上的若干条形导线，所述第一测试件中的条形导线和所述第二测试件中的条形导线相互垂直。
[0011]作为优选，所述第一测试件和所述第二测试件设置于上下两平行的平面中。
[0012]作为优选，所述第一测试件和所述第二测试件分别与所述第一测试焊盘和所述第二测试焊盘位于同一平面。
[0013]作为优选，所述第一测试件和所述第二测试件均为金属测试件。
[0014]作为优选，所述条形导线的宽度相同。
[0015]作为优选，所述条形导线的宽度为设定的基本宽度的η倍其中η为自然数。
[0016]本发明还提供了一种基于上述的测试结构的测试方法，包括:
[0017]步骤(a)在所述第一测试焊盘和所述第二测试焊盘上施加扫描电压；
[0018]步骤(b)记录施加所述扫描电压时的泄露电流；
[0019]步骤(C)根据所述泄漏电流的变化对所述微型沟槽的VBD性能进行分析。
[0020]作为优选，步骤(a)中所述扫描电压小于或等于100V。
[0021]作为优选，所述方法用于对整个晶片地图进行检测。
[0022]作为优选，在所述步骤(C)中当所述泄露电流急速变大达到峰值时的电压即为击穿电压。
[0023]作为优选，所述方法还包括以下步骤:
[0024]改变所述第一测试件和所述第二测试件的条形导线阵列中条形导线的宽度，对所述微型沟槽进行测试，根据测试结果分析所述条形导线宽度对所述微型沟槽VBD性能的影响。
[0025]本发明所述方法可以通过位于上下平面的测试件，得到评价器件VBD的数据，以满足目前先进技术节点的需求，本发明所述方法通过所述测试结构的电学性能，对所述微型沟槽的性能进行评价，通过电流的检测实现所述沟槽VBD性能的检测，使得该方法更加简单易行，本发明所述方法除了定性分析其性能以外，还可以建立所述泄露电流和VBD之间的关联，通过所述关联进行定量分析，以便更加准确的对所述微型沟槽的VBD性能进行分析评价。
[0026]本发明所述方法改变了现有技术中需要对对大量的样品进行检测的弊端，通过所述测试结构可以对整个晶片地图上的所有的微型沟槽进行扫描，根据电流进行分析，使所述结果能够更加准确，而且整个过程更加简单、节省时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
[0028]图1为现有技术中形成所述微型沟槽的结构示意图；
[0029]图2为本发明一【具体实施方式】中所述测试结构的结构示意图；
[0030]图3为本发明一【具体实施方式】中所述测试结构中测试件线条宽度对测试结果影响示意图；
[0031]图4为本发明的一【具体实施方式】中所述测试方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0032]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0033]为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明所述测试结构和测试方法。显然，本发明的施行并不限于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0034]应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
[0035]现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
[0036]本发明为了解决现有技术中对所述微型沟槽测试时间过长，结果不够精确的问题，提供了一种新的微型沟槽的测试结构，包括:
[0037]第一测试件和第二测试件，所述第一测试件和所述第二测试件层叠设置，所述第一测试件和所述第二测试件中均含有连接为一体的条形导线阵列，所述第一测试件中的条形导线和所述第二测试件中的条形导线相互垂直；
[0038]第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端将所述第一测试件和所述第二测试件分别连接至第一焊盘和第二焊盘。
[0039]具体地，所述条形导线阵列为一体设置，包含多个平行设置的条形导线，作为优选，在本发明的一种实施方式中，如图2所示，所述第一测试件203和第二测试件204均呈梳状结构，其中所述第一测试件203位于下方的平面中，所述第二测试件204位于上方的平面中，所述上下两个平面平行设置。
[0040]进一步，所述第一测试件203中包括连接线以及平行设置于所述连接线上的条形导线，所述多个条形导线形成所述条形导线阵列，其中，所述条形导线的宽度可以相同或者不同，作为优选，所述条形导线可以选择基本宽度的1-η倍中的一种或者多种的组合，进一步，可以优选为基本宽度的1-10倍中的一种或者多种组合。
[0041]所述第二测试件204的结构和所述第一测试件203类似，所述第一测试件203和所述第二测试件204中条形导线的数目、宽度以及条形导线之间的宽度可以相同或者不同，根据实际需要进行设置，并不局限于某一种情况。
[0042]进一步，所述第一测试件203和所述第二测试件204均为金属测试件，所述金属测试件可以选择铜、钨，钛，钴，镍，铝，钇，镱和铒中的一种或者多种，并不局限于某一种。在该实施例中优选为铜。
[0043]所述第一测试件203通过第一连接端205与所述第一焊盘202相连接，作为优选，所述第一测试件203与所述第一焊盘202平行设置，进一步，所述第一测试件203、第一连接端205与所述第一焊盘202位于同一平面上，进一步，所述第一连接端205和所述条形导线平行设置。
[0044]所述第二测试件204通过第二连接端206与所述第二焊盘201相连接，作为优选，所述第二测试件204与所述第二焊盘201平行设置，进一步，所述第一测试件204、第二连接端206与所述第二焊盘201位于同一平面上，进一步，所述第二连接端206和所述条形导线垂直，所述第二连接端206为所述第二测试件204中连接线的延长线，不用额外设置连接端。
[0045]如图2所示，所述第一测试件203中的条形导线为横向设置，所述第二测试件204的条形导线为纵向设置，虽然位于上下不同的平面上，甚至是相互平行的平面上，所述第一测试件203中的条形导线和所述第二测试件204的条形导线横相互垂直设置。
[0046]本发明还提供了一种利用所述检测结构对微型沟槽进行检测的方法，所述方法包括:
[0047]步骤(a)在所述第一焊盘和所述第二焊盘上施加扫描电压；
[0048]步骤(b)记录施加所述扫描电压时的泄露电流；
[0049]步骤(C)根据所述泄漏电流的变化对所述微型沟槽的性能进行分析。
[0050]本发明所述方法通过所述测试结构的电学性能，对所述微型沟槽的性能进行评价，其中，所述步骤(a)中所述扫描电压小于或等于100V，在所述第一焊盘和所述第二焊盘上施加所述扫描电压时，随着电压的逐步增加，电流不断增加，如图3中的线条1-3所示，通过所述电流的变化对所述微型沟槽的性能进行评价。
[0051]具体地，随着电压的增加，电流不断增加，当所述泄露电流急速增加，达到峰值，如图3中所述的电流峰值处对应的电压即为所述器件的击穿电压VBD，所述电流的检测可以选用本领域常用的检测方法，所述电流的检测简单易行，因此通过所述方法可以更加简单快捷的实现对所述微型沟槽的VBD性能的检测。
[0052]作为优选，由于所述电流的大小可以进行精确度测量，因此本发明所述方法除了定性分析其性能以外，还可以建立所述泄露电流和VBD之间的关联，通过所述关联进行定量分析，以便更加准确的对所述微型沟槽的VBD性能进行分析评价。
[0053]作为优选，所述方法还可以考察所述条形导线宽度和所述微型沟槽VBD性能之间的关系，具体地，改变所述第一测试件和所述第二测试件的条形导线阵列中条形导线的宽度，对所述微型沟槽进行测试，根据测试结果分析所述条形导线宽度对所述微型沟槽性能的影响。
[0054]在本发明的一具体地实施方式中，如图3所示，其中所述的电压-电流曲线，其中所述曲线I为所述条形导线的宽度为设定值的10倍时的曲线，所述曲线2为所述条形导线的宽度为设定值的2倍时的曲线，所述曲线I为所述条形导线的宽度为设定值的I倍时的曲线，其中所述条形导线宽度的设定值可以根据实际情况进行设定，并不局限于某一数值。
[0055]通过图3中的数据可以看出，随着所述条形导线宽度的变大，器件的VBD性能衰退更加严重，意味着较大的金属宽度会引起使所述微型沟槽的性能更差，通过所述方法测量得到的结果和SEM切口(SEM cut)方法得到的检测结果一致，进一步证明了本发明所述方法的准确性。
[0056]进一步，本发明所述方法改变了现有技术中需要对对大量的样品进行检测的弊端，通过所述测试结构可以对整个晶片地图上的所有的微型沟槽进行扫描，根据电流进行分析，使所述结果能够更加准确，而且整个过程更加简单、节省时间。
[0057]本发明所述方法可以通过位于上下平面的测试件，得到评价器件VBD的数据，以满足目前先进技术节点的需求，本发明所述方法通过所述测试结构的电学性能，对所述微型沟槽的性能进行评价，通过电流的检测实现所述沟槽VBD性能的检测，使得该方法更加简单易行，本发明所述方法除了定性分析其性能以外，还可以建立所述泄露电流和VBD之间的关联，通过所述关联进行定量分析，以便更加准确的对所述微型沟槽的VBD性能进行分析评价。
[0058]图4为本发明的一【具体实施方式】中所述测试方法的工艺流程图，具体地，包括以下步骤:
[0059]步骤(a)在所述第一测试焊盘和所述第二测试焊盘上施加扫描电压；
[0060]步骤(b)记录施加所述扫描电压时的泄露电流；
[0061]步骤(C)根据所述泄漏电流的变化对所述微型沟槽的VBD性能进行分析。
[0062]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【权利要求】
1.一种微型沟槽的测试结构,包括: 第一测试件和第二测试件，所述第一测试件和所述第二测试件上下层叠设置，所述第一测试件和所述第二测试件中分别含有连接为一体的条形导线阵列，所述第一测试件中的条形导线和所述第二测试件中的条形导线相互垂直； 第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端将所述第一测试件和所述第二测试件分别连接至第一测试焊盘和第二测试焊盘。
2.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一测试件和所述第二测试件均呈梳状结构，均含有连接线和平行设置于所述连接线上的若干所述条形导线。
3.根据权利要求1或2所述的测试结构，其特征在于，所述第一测试件和所述第二测试件设置于上下两平行的平面中。
4.根据权利要求1或2所述的测试结构，其特征在于，所述第一测试件和所述第二测试件分别与所述第一测试焊盘和所述第二测试焊盘位于同一平面。
5.根据权利要求1或2所述的测试结构，其特征在于，所述第一测试件和所述第二测试件均为金属测试件。
6.根据权利要求2所述的测试结构，其特征在于，所述条形导线的宽度相同。
7.根据权利要求6所述的测试结构，其特征在于，所述条形导线的宽度为设定的基本宽度的η倍，其中η为自然数。
8.一种基于权利要求1-7之一所述的测试结构的测试方法，包括: 步骤(a)在所述第一测试焊盘和所述第二测试焊盘上施加扫描电压； 步骤(b)记录施加所述扫描电压时的泄露电流； 步骤(c)根据所述泄漏电流的变化对所述微型沟槽的VBD性能进行分析。
9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，步骤(a冲所述扫描电压小于或等于10V0
10.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述方法用于对整个晶片地图进行检测。
11.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤(C)中当所述泄露电流急速变大达到峰值时的电压即为击穿电压。
12.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤: 改变所述第一测试件和所述第二测试件的条形导线阵列中条形导线的宽度，对所述微型沟槽进行测试，根据测试结果分析所述条形导线宽度对所述微型沟槽VBD性能的影响。
【文档编号】H01L23/544GK104422870SQ201310410805
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】朱振华 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司