一种层间金属可靠性测试结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种层间金属可靠性测试结构，包括一对金属焊盘及设置于其之间的至少一条测试金属线；所述测试金属线包括下层、上层及顶层金属线；所述测试金属线为折线型，且包括至少两个拐角；上层、顶层金属线之间通过设置于所述拐角处的金属插塞连接，下层、上层金属线之间无金属插塞；下层、上层金属线分别与两个金属焊盘中的一个连接。本实用新型中，下层金属线与上层金属线之间无金属插塞，从而可以通过金属焊盘测试下层金属线与上层金属线之间的击穿电压，判断顶层金属插塞是否偏移；所述测试金属线为折线型，且包括至少两个拐角，金属插塞设置于拐角处，且底层金属线的线宽大于所述上层金属线的线宽，可以提高测试效率与精度。
【专利说明】一种层间金属可靠性测试结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于半导体制造领域，涉及一种测试结构，特别是涉及一种层间金属可靠性测试结构。
【背景技术】
[0002]随着集成电路技术的发展，越来越多的先进工艺不断出现。层间金属的顶层金属插塞(top via)的刻蚀偏移问题对后道可靠性(BEOL reliability)产生了严重的影响。图1显不为金属线的剖面结构不意图。如图1所不，相较于下层金属插塞101，顶层金属插塞102的直径要大得多。如图2所示，在制作金属线的过程中，若顶层通孔刻蚀过程中产生偏移，将发生顶层通孔边缘部分蚀刻进下一层层间介质层103中，进而后续形成的顶层金属插塞102边缘部分嵌入下一层层间介质层103中，使得该层层间介质层变薄，从而顶层金属层104以下的两层层间金属层105之间击穿电压大幅降低，对后道工艺性能产生影响。
[0003]图3显示为现有的测试结构的俯视示意图，包括一对金属焊盘105，其中一个金属焊盘105连接一组金属线106的一端，另一个金属焊盘105连接另一组金属线106的另一端，形成梳-梳结构(comb to comb structure)。图4显示为现有测试结构的剖视图，该测试结构的金属线106中，相邻两层金属层之间均通过金属插塞连接，测试时，通过一对金属焊盘104在两组金属线106之间施加电压U，可以测得两组金属线106之间的击穿电压。但是上述测试结构只能测试同一层金属之间的电介质击穿性能，对层间金属的可靠性测试无能为力。然而随着工艺节点越来越小，若顶层金属插塞偏移导致的层间金属可靠性降低问题不能被及时发现，将会对器件的产生不良影响。
[0004]因此，提供一种层间金属可靠性测试结构以解决上述问题实属必要。
实用新型内容
[0005]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层间金属可靠性测试结构，用于解决现有技术中的测试结构无法检测因顶层金属插塞偏移导致的层间金属可靠性降低的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种层间金属可靠性测试结构，所述测试结构包括一对金属焊盘及设置于一对金属焊盘之间的至少一条测试金属线；所述测试金属线包括自下而上依次设置的下层金属线、上层金属线及顶层金属线，所述下层金属线与所述上层金属线之间、所述上层金属层与所述顶层金属线之间均形成有层间介质层；所述测试金属线为折线型，且包括至少两个拐角；所述上层金属线与所述顶层金属线之间通过设置于所述拐角处的金属插塞连接，所述下层金属线与所述上层金属线之间无金属插塞；所述下层金属线与其中一个金属焊盘连接，所述上层金属线与另一个金属焊盘连接。
[0007]可选地，所述底层金属线的线宽大于所述上层金属线的线宽。
[0008]可选地，所述底层金属线的线宽大于所述上层金属线的线宽5%以上。
[0009]可选地，所述拐角为直角。
[0010]可选地，所述测试金属线包括4?20个拐角。
[0011]可选地，所述下层金属线与所述金属焊盘通过金属互连线连接；所述上层金属线与所述金属焊盘通过金属互连线连接。
[0012]可选地，所述顶层金属线与所述上层金属线的线宽相同且长度相同。
[0013]如上所述，本实用新型的层间金属可靠性测试结构，具有以下有益效果:(I)本实用新型的层间金属可靠性测试结构中，所述下层金属线与所述上层金属线之间无金属插塞，且下层金属线与上层金属线分别与一个金属焊盘连接，从而可以通过金属焊盘测试下层金属线与上层金属线之间的击穿电压，判断顶层金属插塞是否偏移；(2)本实用新型的层间金属可靠性测试结构中，所述测试金属线为折线型，且包括至少两个拐角，金属插塞设置于拐角处，使得金属插塞在上、下、左、右四个方向任意一个方向上的偏移都能被测试出来，从而提高测试效率；(3)本实用新型的层间金属可靠性测试结构的测试金属线中，底层金属线的线宽大于所述上层金属线的线宽，使得金属插塞偏移时，偏移到金属线外侧的金属插塞部分能够与底层金属线直接相对，相对面积增大，从而放大顶层金属插塞偏移造成的影响，提高测试精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1显示为现有技术中金属线的剖面结构示意图。
[0015]图2显示为现有技术中制作金属线时顶层金属插塞偏移的示意图。
[0016]图3显示为现有技术中的测试结构的俯视示意图。
[0017]图4显示为现有技术中的测试结构的剖视图。
[0018]图5显示为本实用新型的层间金属可靠性测试结构的俯视示意图。
[0019]图6显示为本实用新型的层间金属可靠性测试结构的剖视图。
[0020]图7显示为本实用新型的层间金属可靠性测试结构中金属插塞发生偏移时的剖视图。
[0021]图8显示为本实用新型的层间金属可靠性测试结构在另一实施例中的俯视示意图。
[0022]元件标号说明
[0023]101下层金属插塞
[0024]102顶层金属插塞
[0025]103，205层间介质层
[0026]104顶层金属层
[0027]105层间金属层
[0028]106，201 金属焊盘
[0029]107, 202 金属线
[0030]2021 下层金属线
[0031]2022 上层金属线
[0032]2023 顶层金属线
[0033]203金属插塞
[0034]204金属互连线
[0035]U电压
【具体实施方式】
[0036]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。
[0037]请参阅图5至图8。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。
[0038]本实用新型提供一种层间金属可靠性测试结构，请参阅图5及图6，其中，图5显示为所述层间金属可靠性测试结构的俯视示意图，如图所示，所述测试结构包括一对金属焊盘201及设置于一对金属焊盘201之间的至少一条测试金属线202。图6显示为所述层间金属可靠性测试结构的剖视图，如图所示，所述测试金属线202包括自下而上依次设置的下层金属线2021、上层金属线2022及顶层金属线2023，所述下层金属线2021与所述上层金属线2022之间、所述上层金属层2022与所述顶层金属线2023之间均形成有层间介质层205。
[0039]特别的，所述测试金属线202为折线型，且包括至少两个拐角、所述上层金属线2022与所述顶层金属线2023之间通过设置于所述拐角处的金属插塞203连接。所述下层金属线2021与所述上层金属线2022之间无金属插塞。
[0040]所述下层金属线2021与其中一个金属焊盘连接，所述上层金属线2023与另一个金属焊盘连接，以利于后续测试时通过一对焊盘201在所述测试金属线202的下层金属线2021与上层金属线2022之间施加电压。
[0041]请参阅图7，显示为本实用新型的层间金属可靠性测试结构中金属插塞203发生偏移时的剖视图。如图所示，当所述金属插塞203发生偏移时，所述金属插塞203边缘部分嵌入下一层层间介质层205中，使得该层层间介质层205部分区域变薄，从而测试金属线中，所述下层金属线2021与上层金属线2022之间的击穿电压将会降低。由于所述下层金属线2021与上层金属线2022之间无金属插塞连接，测试时，通过一对焊盘201在所述下层金属线2021与上层金属线2022之间施加斜坡电压，当电压U逐步增加到一定值时，所述下层金属线2021与上层金属线2022之间的层间介质层被击穿，此时的电压U值即下层金属线2021与上层金属线2022之间的击穿电压。通过本实用新型的测试结构测试时，若发现击穿电压偏小，即可判断制作的半导体器件中顶层金属插塞发生偏移，顶层金属层下的两层金属层之间可靠性降低。
[0042]具体的，所述底层金属线2021的线宽大于所述上层金属线2022的线宽，本实施例中，所述底层金属线的线宽优选为大于所述上层金属线的线宽5%以上。所述底层金属线2021的线宽大于所述上层金属线2022的线宽可以使得所述金属插塞203偏移时，偏移到测试金属线202外侧的金属插塞部分能够与底层金属线2021直接相对，相对面积增大，从而放大顶层金属插塞偏移造成的影响，提高测试精度。
[0043]具体的，所述测试金属线202中，所述顶层金属线2023与所述上层金属线2022的线宽相同且长度相同。所述下层金属线2021与所述金属焊盘201通过金属互连线204连接；所述上层金属线2022与所述金属焊盘202亦通过金属互连线204连接。
[0044]本实用新型的层间金属可靠性测试结构中，所述测试金属线202为折线型，且包括至少两个拐角、所述上层金属线2022与所述顶层金属线2023之间通过设置于所述拐角处的金属插塞203连接。本实施例中，所述拐角优选为直角。
[0045]图5显示为一条测试金属线202包括两个拐角的情形。如图5中箭头方向所示，通过两个拐角即可将金属插塞203在上、下、左、右四个方向任意一个方向上的偏移情形所囊括，从而提高测试效率。在其它实施例中，所述测试金属线202也可以包括其它数目的拐角，如4?20个。请参阅图8，显示为另一实施例中，所述测试金属线202包括6个拐角的情形。所述拐角数目越多，越有利于测试到顶层金属插塞偏移的情况，提高测试效率。
[0046]此外，所述层间金属可靠性测试结构中，一对金属焊盘201之间的测试金属线202数目可以不止一条，图5及图8均显示了 5条的情形，此处仅为示例，本领域技术人员可以根据需要对所述测试金属线202的数目进行增减，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。在测试时，多条测试金属线可以通过同一对金属焊盘同时进行测试。
[0047]综上所述，本实用新型的层间金属可靠性测试结构，具有以下有益效果:(I)本实用新型的层间金属可靠性测试结构中，所述下层金属线与所述上层金属线之间无金属插塞，且下层金属线与上层金属线分别与一个金属焊盘连接，从而可以通过金属焊盘测试下层金属线与上层金属线之间的击穿电压，判断顶层金属插塞是否偏移；(2)本实用新型的层间金属可靠性测试结构中，所述测试金属线为折线型，且包括至少两个拐角，金属插塞设置于拐角处，使得金属插塞在上、下、左、右四个方向任意一个方向上的偏移都能被测试出来，从而提高测试效率；(3)本实用新型的层间金属可靠性测试结构的测试金属线中，底层金属线的线宽大于所述上层金属线的线宽，使得金属插塞偏移时，偏移到金属线外侧的金属插塞部分能够与底层金属线直接相对，相对面积增大，从而放大顶层金属插塞偏移造成的影响，提高测试精度。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。
[0048]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】
1.一种层间金属可靠性测试结构，所述测试结构包括一对金属焊盘及设置于一对金属焊盘之间的至少一条测试金属线；所述测试金属线包括自下而上依次设置的下层金属线、上层金属线及顶层金属线，所述下层金属线与所述上层金属线之间、所述上层金属层与所述顶层金属线之间均形成有层间介质层，其特征在于:所述测试金属线为折线型，且包括至少两个拐角；所述上层金属线与所述顶层金属线之间通过设置于所述拐角处的金属插塞连接，所述下层金属线与所述上层金属线之间无金属插塞；所述下层金属线与其中一个金属焊盘连接，所述上层金属线与另一个金属焊盘连接。
2.根据权利要求1所述的层间金属可靠性测试结构，其特征在于:所述底层金属线的线宽大于所述顶层金属线的线宽。
3.根据权利要求2所述的层间金属可靠性测试结构，其特征在于:所述底层金属线的线宽大于所述顶层金属线的线宽5%以上。
4.根据权利要求1所述的层间金属可靠性测试结构，其特征在于:所述拐角为直角。
5.根据权利要求1所述的层间金属可靠性测试结构，其特征在于:所述测试金属线包括4?20个拐角。
6.根据权利要求1所述的层间金属可靠性测试结构，其特征在于:所述下层金属线与所述金属焊盘通过金属互连线连接；所述上层金属线与所述金属焊盘通过金属互连线连接。
7.根据权利要求1所述的层间金属可靠性测试结构，其特征在于:所述顶层金属线与所述上层金属线的线宽相同且长度相同。
【文档编号】H01L23/544GK204257633SQ201420799775
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】王明, 许晓锋, 张沥文 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司