一种避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法
【专利摘要】本发明涉及半导体测试结构设领域，尤其涉及一种避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，通过将有上下层金属走线交叉和\或重叠的区域错开或增厚层间介质层的厚度，以提高金属间电介质抗击穿能力，进而防止上下层金属线重叠的区域，在进行栅氧层击穿测试时，该交叠的区域先于栅氧层被击穿，进而造成使得栅氧层击穿测试工艺无法达到预设的评估栅氧可靠性性能的目的。
【专利说明】一种避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体测试结构设领域，尤其涉及一种避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法。
【背景技术】
[0002]在传统的栅氧层击穿测试结构设计中，很多金属连线上下层走线之间有交叉重叠部分，而由于金属层间的填充物为低k值(low k)的电介质层，从而在两层金属层之间易形成一个寄生电容，而由于低k值电介质具有疏松多孔和本征不耐高电场的特性，使得在做栅氧层击穿测试过程中，在栅氧层被击穿之前，容易产生金属层间的低k值电介质层先被误击穿的问题，使得原来的测试结构无法达到预设的评估栅氧可靠性性能的目的。
[0003]目前，现有栅栅氧层击穿测试结构中，存在大量的上下层金属走线交叉处，尤其是连接栅极端(gate)的走线与下层金属走线之间存在着交叉或交叠的地方，在进行栅极端加载高压测试过程中，由于需要栅极端施加高压，而衬底则要接地，很容易产生金属层间的低k电介质层先于真正测试目的栅氧层被击穿的问题。
[0004]图1是传统的栅氧层击穿测试结构的示意图，图2是图1中金属线交叉处的结构示意，图3是图1中金属线交叠处的结构示意；如图1?3所示，图1中上下金属层之间存在大量的交叉处和交叠区域，交叉处11为金属线M2和金属线Ml之间的交叉处，交叉处12、13、14均为金属线M2和金属线M3之间的交叉处，且金属线M2与金属线Ml之间、及金属线M3与金属线M2之间还存在着大量交叠的区域；如图2所示，在两金属线交叉处，即上层金属线33与下层金属线31之间存在交叉的区域34，而在该交叉的区域34中的介质层32，由于是低k值的电介质，材质比较的疏松和本征不耐高电场，且厚度较薄，在该两金属线进行栅氧层击穿测试时需要施加高压，该交叉的区域34就很容易被击穿，从而影响到测试工艺的进行；同样，图3中所示为两金属线交叠区域的结构示意图，如图3所示，上层金属线43与下层金属线41存在大量的交叠区域44，而位于该交叠区域中的介质层42的材质也是低k值的电介质材料，在进行栅氧层击穿测试时，该交叠的区域44也很容易被击穿。
【发明内容】
[0005]针对上述存在的问题，本发明揭示了一种避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，应用于栅栅氧层击穿测试工艺中，其中，所述方法包括:
[0006]在进行栅氧测试结构的制备工艺时，将相邻的两金属线之间交叉和/或交叠的区域中的介质层增厚；
[0007]采用在相邻的两金属线之间交叉和/或交叠的区域中具有增厚的介质层的栅氧测试结构进行栅氧击穿测试工艺。
[0008]上述的避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，其中，在不影响栅氧击穿测试工艺的前提下，将所述相邻的两金属线错开走线或断开位于所述交叉和/或交叠区域中的一金属线，以增厚位于该相邻的两金属线之间交叉和/或交叠的区域中的介质层的厚度。
[0009]上述的避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，其中，所述相邻的两金属线分别位于具有上下结构的两不同的结构层中。
[0010]上述的避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，其中，所述介质层的材质为低k电介质材料。
[0011]综上所述，本发明一种避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，通过将有上下层金属走线交叉和\或重叠的区域错开或增厚层间介质层的厚度，以提高金属间电介质(IMD, inter-Metal-Dielectric)抗击穿能力，进而防止上下层金属线重叠的区域，在进行栅氧层击穿测试时，该交叠的区域先于栅氧层被击穿，进而造成使得栅氧层击穿测试工艺无法达到预设的评估栅氧可靠性性能的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是传统的栅氧层击穿测试结构的示意图；
[0013]图2是图1中金属线交叉处的结构示意；
[0014]图3是图1中金属线交叠处的结构示意；
[0015]图4是本发明一实施例中避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法的结构示意图；
[0016]图5是图2中采用避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法后金属线接交叉处的结构示意；
[0017]图6是图3中采用避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法后金属线接交叠处的结构示意；
[0018]其中，图1和图6中的Ml、M2、M3均为金属线，AA为有源区，POLY为多晶硅区(SP栅极GATE)，PAD为衬垫，G为栅极，S/D为源/漏极，B为衬垫。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明:
[0020]图4是本发明一实施例中避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法的结构示意图，图5是图2中采用避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法后金属线接交叉处的结构示意，图6是图3中采用避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法后金属线接交叠处的结构示意；如图1?6所示，一种避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，包括:
[0021]首先，在进行栅氧测试结构的制备工艺时，将传统的相邻的两金属线之间(即分别位于具有上下结构的两不同的结构层中的金属线)交叉和/或交叠的区域中的介质层增厚；优选的，可在不影响栅氧击穿测试工艺的前提下，将相邻的两金属线错开走线或断开位于交叉和/或交叠区域中的一金属线，以增厚位于该相邻的两金属线之间交叉和/或交叠的区域中的介质层的厚度，进而形成避免金属连线层间低k值电介质误击穿的新型的栅氧测试结构(A innovative gate oxide integrity test structure design to avoidinter-metal low k dielectric break down)。
[0022]其次，采用上述的在相邻的两金属线之间交叉和/或交叠的区域中具有增厚的介质层的栅氧测试结构进行栅氧击穿测试工艺。
[0023]如图2和5所示，将在栅氧层击穿测试结构中，相邻上下层金属连线(比如Metall(Ml)和Metal2 (M2)或Metal2和Metal3 (M3))有交叉重叠的地方，对其中一层金属层进行错开走线的处理，即图2 (就是图1中交叉处13的截面图)中的上下层金属走线存在交叉的区域，当进行栅氧层击穿测试过程中，会在上层金属层33上施加一个高电压，而下层金属31则要接地，这样就很容易发生金属间电介质32被误击穿的问题，为了解决该问题，如图5所示，在不影响测试工艺的前提下，本申请通过将下层金属31做了断开处理，即将交叉区域34中下层金属31 —部分去除，并采用剩余的下层金属311进行测试工艺，这样就增加了上层金属33与剩余的下层金属311之间的层间介质层的厚度，进而有效避免了金属间电介质误击穿的问题。
[0024]进一步的，如图3和6所示，将在栅氧层击穿测试结构中，如遇到上下层金属走线完全重叠的情况(如图3所示)，上层金属43和下层金属44完全重叠，这样重叠区域44中的介质层42就比较薄，当进行栅氧层击穿测试过程中，会在上层金属层43上施加一个高电压，而下层金属41则要接地，这样就很容易发生重叠区域44中的金属间电介质42被误击穿的问题，为了解决该问题，如图6所示，在不影响测试工艺的前提下，本申请通过将下层金属41和上层金属43进行错开走线，且其相互错开的距离L可根据具体的测试工艺需求而设定，这样就增加了上层金属43与剩余的下层金属41之间的层间介质层的厚度，进而有效避免了金属间电介质误击穿的问题。
[0025]参见图1和图6所示，图1中交叉处11为栅极端(即与PAD G连接的金属线M2)的金属线M2和下层衬底端金属线Ml交叉区域，而本申请中则是将位于下层的金属线Ml在交叉处11区域中做断开处理，且该断开处理对整个结构并没有影响，因为金属线Ml其余部分还是相连的，最后连接至衬底端焊垫(PAD B)，进而形成如图6中所示的区域21。
[0026]进一步的，图1中的交叉处12和13的区域中所示，栅极端的金属线M3与源/漏端(S/D)及衬底端(B)的金属线M2走线都有交叉的情况(即交叉处12和13)，这样就会引发金属间电介质误击穿的问题，本申请则将栅极端的金属线M3绕道焊垫下方后再与PAD G连接，这样就能有效的避免走线交叉的出现，进而形成如图6中所示的金属线M3走线的情况如图6所示；其中，图6中交叉处22区域源/漏端M2和衬底端Ml虽然有交叉重叠，但是不影响测试，因为这两端在测试过程中都将接地。
[0027]进一步的，图1中的交叉处14的区域为栅极端的金属线M3和源/漏端(S/D)的金属线M2&衬底端(B)的金属线Ml都有交叉现象，但金属线M3和金属线Ml之间问题不大，因为金属线M3和金属线Ml之间之间隔了金属线M2和两层绝缘层，即其间隔的电介质的厚度很厚，很难发生金属间电介质击穿，但是金属线M3和金属线M2之间就会有金属间电介质击穿问题，所以本申请将源/漏端(S/D)三边的金属线M2改成一边，这样既能达到连接的作用又不会和栅极端的金属线M3有交叉重叠的问题，进而形成如图6所示的结构
[0028]另外，本实施例一种避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，于Logic、HV等多个技术平台上，可应用于> 130nm、90nm、65/55nm、45/40nm、32/28nm或< 22nm等多个的技术节点的工艺中。
[0029]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明实施例提出将有上下层金属走线交叉和\或重叠的区域错开或增厚层间介质层的厚度，以提高金属间电介质(MD，inter-Metal-Dielectric)抗击穿能力，进而防止上下层金属线重叠的区域，在进行栅氧层击穿测试时，该交叠的区域先于栅氧层被击穿，进而造成使得栅氧层击穿测试工艺无法达到预设的评估栅氧可靠性性能的目的。
[0030]通过说明和附图，给出了【具体实施方式】的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
[0031]对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
【权利要求】
1.一种避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，其特征在于，所述方法包括: 在进行栅氧测试结构的制备工艺时，将相邻的两金属线之间交叉和/或交叠的区域中的介质层增厚； 采用在相邻的两金属线之间交叉和/或交叠的区域中具有增厚的介质层的栅氧测试结构进行栅氧击穿测试工艺。
2.根据权利要求1所述的避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，其特征在于，在不影响栅氧击穿测试工艺的前提下，将所述相邻的两金属线错开走线或断开位于所述交叉和/或交叠区域中的一金属线，以增厚位于该相邻的两金属线之间交叉和/或交叠的区域中的介质层的厚度。
3.根据权利要求1所述的避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，其特征在于，所述相邻的两金属线分别位于具有上下结构的两不同的结构层中。
4.根据权利要求1所述的避免连线金属层间介质层击穿的栅氧测试方法，其特征在于，所述介质层的材质为低k电介质材料。
【文档编号】H01L21/66GK103681403SQ201310630348
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】王炯, 高金德, 陈雷刚 申请人:上海华力微电子有限公司