一种监测金属层过刻蚀的wat测试结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，包括：多个子测试结构；每个子测试结构包括底层金属层和设置于所述底层金属层两端上的金属通孔；所述子测试结构通过金属通孔顶部的顶层金属层与下一个子测试结构中的金属通孔连接，从而形成链式的WAT测试结构；其中，所述金属通孔与底层金属层部分重叠。本实用新型通过将金属通孔与底层金属层设置为部分重叠，当底层金属层由于过刻蚀发生形状改变时，金属通孔与底层金属层容易断开，使整个WAT测试结构短路，呈现高阻态，从而监测出底层金属层发生过刻蚀。
【专利说明】—种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体测试【技术领域】，特别是涉及一种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构。
【背景技术】
[0002]随着技术进步，集成电路制造工艺要求日益增高，且由于集成电路制造周期长，成本高，因此，提高制造工艺的制造效率及质量尤为重要。
[0003]业界在集成电路制造过程中，通常在晶圆的各个集成电路芯片周边制造WAT结构，再在制造完成后对WAT结构进行检测，以对相应的制造工艺进行测试。如果在晶圆制造完成后对WAT结构进行电性检测等各类检测时，发现该WAT结构有短路、断路或漏电等失效情况，则通过对WAT结构进行失效性分析来分析失效发生的原因，以对工艺进行相应的调整和改进。
[0004]晶体管工艺中需要接触孔(contact)和(via)作为器件的引出之用，接触孔和通孔是不同层之间的连接部分，接触孔在多晶硅或扩散层和金属之间，而通孔是在金属和金属之间。
[0005]传统的WAT测试结构如图1所示，这种测试结构可以用来测试金属通孔的接触电阻，该结构是在底层金属层IA两端分别设置一个金属通孔2A，然后用顶层金属层3A和下一个单元连接，以链接的方式串联，之后通过在串联的两端施加电压测电流的方式，获得整个结构的电阻，进而通过计算，获得单个金属通孔2A的接触电阻。如图2是正常的单个金属通孔2A制作在底层金属层IA上示意图。如图3所示是底层金属层IA发生过刻蚀，导致底层金属层的顶部形貌损坏，这样，金属通孔不仅会沉积在底层金属表面，还会沉积在底层金属层的侧面。因为底层金属层与金属通孔并没有发生开路，利用该结构进行测试时，仍然也可以测得电流。图3中的情况，会使得芯片尤其是图形传感器芯片发生失效。
[0006]因此，提供一种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构实属必要。
实用新型内容
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，用于解决现有技术中WAT测试结构无法监测金属层顶部出现过刻蚀的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，其特征在于，所述测试结构包括多个子测试结构；每个子测试结构包括底层金属层和设置于所述底层金属层两端上的金属通孔；所述子测试结构通过金属通孔顶部的顶层金属层与下一个子测试结构中的金属通孔连接，从而形成链式的WAT测试结构；其中，所述金属通孔与底层金属层部分重叠。
[0009]作为本实用新型监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的一种优化的结构，所述金属通孔与底层金属层重叠的横向尺寸根据工艺节点的设计规则而定；当工艺节点为0.16 μ m时，重叠区域的横向尺寸设置为0.009 μ m ;当工艺节点为0.13 μ m时，重叠区域的横向尺寸设置为0.005 μ m。
[0010]作为本实用新型监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的一种优化的结构，相邻子测试结构中，与同一条顶层金属层连接的两个金属通孔在横向方向上位置相对。
[0011]作为本实用新型监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的一种优化的结构，相邻子测试结构中，与同一条顶层金属层连接的两个金属通孔在横向方向上位置错开。
[0012]作为本实用新型监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的一种优化的结构，所述WAT测试结构设置于划片槽区域。
[0013]作为本实用新型监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的一种优化的结构，所述子测试结构中，底层金属层一端的金属通孔完全设置在底层金属上，另一端的金属通孔与底层金属层部分重叠。
[0014]作为本实用新型监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的一种优化的结构，所述顶层金属层材料为鹤、铜或招。
[0015]作为本实用新型监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的一种优化的结构，所述底层金属层材料为鹤、铜或招。
[0016]如上所述，本实用新型的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，包括:多个子测试结构；每个子测试结构包括底层金属层和设置于所述底层金属层两端上的金属通孔；所述子测试结构通过金属通 孔顶部的顶层金属层与下一个子测试结构中的金属通孔连接，从而形成链式的WAT测试结构；其中，所述金属通孔与底层金属层部分重叠。本实用新型通过将金属通孔与底层金属层设置为部分重叠，当底层金属层由于过刻蚀发生形状改变时，金属通孔与底层金属层则断开，使整个WAT测试结构短路，呈现高阻态，从而监测出底层金属层发生过刻蚀。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为现有技术中的WAT测试结构示意图。
[0018]图2为现有技术中的WAT测试结构剖面图。
[0019]图3为现有技术中的WAT测试结构发生过刻蚀的剖面图。
[0020]图4为本实用新型实施例一的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的示意图。
[0021]图5a为图4中WAT测试结构沿AA’方向的剖面图。
[0022]图5b本实用新型的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的发生过刻蚀剖面图。
[0023]图6本实用新型实施例二的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的示意图。
[0024]图7本实用新型实施例三的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构的示意图。
[0025]元件标号说明
[0026]100测试结构
[0027]101子测试结构
[0028]I, IA底层金属层
[0029]2，2A, 21，22 金属通孔
[0030]3顶层金属层【具体实施方式】
[0031]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0032]请参阅图4至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0033]实施例一
[0034]如图4所示，本实用新型提供一种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构100，所述WAT测试结构100:包括多个子测试结构101。
[0035]每个子测试结构都包括底层金属层I和设置于所述底层金属层I两端上的金属通孔 21、22。
[0036]需要说明的是，这里所述的金属通孔2指的是已经填充满导电材料的通孔，并不是空心的孔。
[0037]其中，所述金属通孔2并不是完全沉积在底层金属层I上，而是与底层金属层I部分重叠，即，通孔金属层2 —部分沉积在底层金属层I上，一部分沉积在底层金属层I之间的绝缘介质上，如图5a所示,所述绝缘介质在图中未画出，可以防止金属间漏电。
[0038]所述子测试结构101之间通过顶层金属层3连接，具体地，所述子测试结构101是通过金属通孔2顶部的顶层金属层3与下一个子测试结构中的金属通孔2连接，如图4所示。相邻的子测试结构一一对应连接形成链式的WAT测试结构。
[0039]进一步地，所述金属通孔2与底层金属层I重叠的横向尺寸(即横向接触尺寸)根据工艺节点的设计规则而定，例如，若工艺节点为0.16μπι，重叠区域的横向尺寸设置为
0.009 μ m,在工艺中制作中，一旦底层金属层I的顶层形状发生的变化，变为梯形或三角形，底层金属层I和金属通孔2之间的接触尺寸则会大于0.009 μ m，此时便认为底层金属层I和金属通孔2之间断路，如图5b所示，当在测试结构两端端口施加电压时，测得的电流为零，整个测试结构呈现高阻状态。又如，工艺技术节点为0.13 μ m时，则设置底层金属层I和金属通孔2之间的横向重叠区域的尺寸为0.005 μ m。
[0040]所述顶层金属层3的材料为钨、铜或铝。本实施例中，所述顶层金属层3的材料为招。
[0041]所述底层金属层I的材料为钨、铜或铝。本实施例中，所述底层金属层I的材料为钨。
[0042]底层金属层I的尺寸和密度根据被测试的实际芯片中的金属层来调整。本实施例中，底层金属层I的尺寸较小，密度较低，在相邻子测试结构101中，与同一条顶层金属层3连接的两个金属通孔21、22在横向方向上位置相对。如图3所示，金属通孔21和金属通孔22在横向方向上处于同一直线。[0043]还需要说明的是，所述WAT测试结构100设置于芯片的划片槽区域。整个WAT测试结构的尺寸可以根据划片槽区域的尺寸进行调整。
[0044]实施例二
[0045]本实施例提供一种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，如图6所示，所述WAT测试结构:包括多个子测试结构101。
[0046]每个子测试结构101包括底层金属层I和设置于所述底层金属层I两端上的金属通孔21、22 ;所述子测试结构通过金属通孔2顶部的顶层金属层3与下一个子测试结构中的金属通孔2连接，从而形成链式的WAT测试结构；其中，所述金属通孔2与底层金属层I
部分重叠。
[0047]本实施例提供的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构与实施例一的区别是，本实施例中的底层金属层I的尺寸较大，密度较高。对于相邻的两个子测试结构101，与同一条顶层金属层3连接的两个金属通孔21、22在横向方向上位置设置错开，如图6所示。
[0048]实施例三
[0049]本实施例提供的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构与实施例二的区别是，本实施例中的子测试结构，底层金属层I 一端的金属通孔23完全设置在底层金属层I上，另一端的金属通孔22与底层金属层I部分重叠，如图7所示。
[0050]因此，本实施例提供一种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，如图7所示，所述WAT测试结构:包括多个子测试结构101。
[0051 ] 每个子测试结构101包括底层金属层1、设置于所述底层金属层I 一端上且与底层金属层I部分重叠的第一金属通孔22、及完全设置于所述底层金属层I上的第二金属通孔23 ;所述子测试结构通过金属通孔2顶部的顶层金属层3与下一个子测试结构中的金属通孔2连接，从而形成链式的WAT测试结构。
[0052]综上所述，本实用新型的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，包括:多个子测试结构；每个子测试结构包括底层金属层和设置于所述底层金属层两端上的金属通孔；所述子测试结构通过金属通孔顶部的顶层金属层与下一个子测试结构中的金属通孔连接，从而形成链式的WAT测试结构；其中，所述金属通孔与底层金属层部分重叠。本实用新型通过将金属通孔与底层金属层设置为部分重叠，当底层金属层由于过刻蚀发生形状改变时，金属通孔与底层金属层则断开，使整个WAT测试结构短路，呈现高阻态，从而监测出底层金属层发生过刻蚀。
[0053]所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0054]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，其特征在于，所述测试结构包括多个子测试结构；每个子测试结构包括底层金属层和设置于所述底层金属层两端上的金属通孔；所述子测试结构通过金属通孔顶部的顶层金属层与下一个子测试结构中的金属通孔连接，从而形成链式的WAT测试结构；其中，所述金属通孔与底层金属层部分重叠。
2.根据权利要求1所述的监测金属层过刻金属蚀的WAT测试结构，其特征在于:所述金属通孔与底层金属层重叠的横向尺寸根据工艺节点的设计规则而定；当工艺节点为0.16 μ m时，重叠区域的横向尺寸设置为0.009 μ m ;当工艺节点为0.13 μ m时，重叠区域的横向尺寸设置为0.005 μ m。
3.根据权利要求1所述的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，其特征在于:相邻子测试结构中，与同一条顶层金属层连接的两个金属通孔在横向方向上位置相对。
4.根据权利要求1所述的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，其特征在于:相邻子测试结构中，与同一条顶层金属层连接的两个金属通孔在横向方向上位置错开。
5.根据权利要求1所述的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，其特征在于:所述WAT测试结构设置于划片槽区域。
6.根据权利要求1所述的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，其特征在于:所述子测试结构中，底层金属层一端的金属通孔完全设置在底层金属层上，另一端的金属通孔与底层金属层部分重叠。
7.根据权利要求1所述的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，其特征在于:所述顶层金属层的材料为鹤、铜或招。
8.根据权利要求1所述的监测金属层过刻蚀的WAT测试结构，其特征在于:所述底层金属层的材料为鹤、铜或招。
【文档编号】H01L21/66GK203826347SQ201420200649
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】张冠杰, 张哲 , 杨媛, 康静 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司