金属通孔电阻的测试结构的制作方法

文档序号:10978780阅读:563来源:国知局
金属通孔电阻的测试结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种金属通孔电阻的测试结构,所述测试结构包括:四个金属块组,分别为第一金属块组、第二金属块组、第三金属块组和第四金属块组;在每一个所述金属块组中,包括自下至上依次堆叠的N层金属块和一顶层金属块,所述顶层金属块与第N层金属块通过金属通孔连通,N为正整数;第N层桥接金属条和顶层桥接金属条;待测金属通孔,位于所述第N层桥接金属条和所述顶层桥接金属条之间。本实用新型提供的测试结构能够精确测量多层结构晶片中待测金属通孔的电阻值,从而准确判断和分析出晶片结构中顶层金属层和顶层下方的金属层之间的电路导通情况。
【专利说明】
金属通孔电阻的测试结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及半导体集成电路技术领域,特别涉及金属通孔电阻的测试结构。
【背景技术】
[0002]随着技术发展,集成电路内包含的晶体管等半导体器件的数目逐步增多。为将半导体器件连接起来,集成电路内通常设置有多个金属层,金属通孔用于多个金属层之间实现电路导通。
[0003]随着集成电路包含半导体器件数目的增加,金属层数也逐渐增加,使得各金属层间金属通孔的电阻成为了决定电路性能的重要因素。测量金属通孔电阻的原理通常是:采用测量结构,在制作集成电路时,将测量结构制作于集成电路中,然后通过测量测量结构的电阻,来最终得到金属通孔的电阻。
[0004]目前业界常采用开尔文(Kelvin)四端测量法测量金属通孔的电阻,然而,现有的四端开尔文结构中因金属层间易产生额外电流回路,导致其测试精度不高,不能准确测量金属通孔的电阻。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提高对金属通孔电阻的测量精确度,从而准确的判断和分析出晶片结构中,顶层金属层和顶层下方的金属层之间的电路导通情况。
[0006]为解决上述技术问题,本实用新型提供的金属通孔电阻的测试结构,包括:
[0007]四个金属块组,分别为第一金属块组、第二金属块组、第三金属块组和第四金属块组;在每一个所述金属块组中,包括自下至上依次堆叠的N层金属块和一顶层金属块,所述顶层金属块与第N层金属块通过金属通孔连通,N为正整数;
[0008]第N层桥接金属条和顶层桥接金属条,所述第一金属块组的第N层金属块与所述第三金属块组的第N层金属块通过所述第N层桥接金属条连接,所述第二金属块组的顶层金属块与所述第四金属块组的顶层金属块通过所述顶层桥接金属条连接;以及
[0009]待测金属通孔,位于所述第N层桥接金属条和所述顶层桥接金属条之间。
[0010]可选的,所述第一金属块组和/或所述第二金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。
[0011]可选的,所述第三金属块组和/或所述第四金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。
[0012]可选的,所述第一金属块组和所述第四金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。
[0013]可选的,所述第二金属块组和所述第三金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。
[0014]可选的,所述第二金属块组和所述第四金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。
[0015]可选的,所述第一金属块组、所述第二金属块组和所述第四金属块组的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。
[0016]可选的,所述第二金属块组、所述第三金属块组和所述第四金属块组的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。
[0017]进一步的,至少部分所述第一金属块组的第m层金属块与所述第三金属块组的第m层金属块通过第m层桥接金属条连接,I SmSN-1,且为正整数。
[0018]进一步的,所述第一金属块组、第二金属块组、第三金属块组和第四金属块组依次排列。
[0019]与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
[0020]本实用新型的金属通孔电阻的测试结构应用于四端开尔文测试时,电流由所述第一金属块组的顶层金属块流入,经由金属通孔、所述第一金属块组的第N层金属块、所述第N桥接金属条,再由待测金属通孔、所述顶层桥接金属条直至所述第四金属块组的顶层金属块,并且,待测金属通孔的两端分别于所述第三金属块组的第N层金属块和所述第二金属块组的顶层金属块相连,这样,在所述测试结构中所述第一金属块组和第三金属块组仅存在一条电流回路,避免了现有技术中额外电流回路的产生。因此,所述测试结构中能精确的测试电压,从而得到所述金属通孔的精确电阻值,能准确的判断和分析出晶片结构中顶层金属层和顶层下方的金属层的电路导通情况。
【附图说明】
[0021 ]图1为发明人所熟知的金属通孔电阻的测试结构图;
[0022]图2本实用新型实施例1中金属通孔电阻的测试结构图;
[0023]图3本实用新型实施例2中金属通孔电阻的测试结构图;
[0024]图4本实用新型实施例3中金属通孔电阻的测试结构图;
[0025]图5本实用新型实施例4中金属通孔电阻的测试结构图。
【具体实施方式】
[0026]请参阅图1,图1为发明人所熟知的原有的四端开尔文结构测量多层结构的金属通孔电阻的测试结构,可以看出该测试结构包括四个金属块组,分别为第一金属块组11、第二金属块组12、第三金属块组13和第四金属块组14,其中,第一金属块组11上下相邻的金属块全部通过金属通孔200连通,相应的,第二金属块组12、第三金属块组13和第四金属块组14的上下相邻的金属块也分别全部通过金属通孔200连通,并且第一金属块组11的N层金属块与第三金属块组13的N层金属块对应通过N层桥接金属条连接,N为正整数,如第一金属块组11的第N层金属块111与第三金属块组13的第N层金属块131通过第N层桥接金属条η连接,其他N-1层桥接金属条类似相连。第二金属块组12的顶层金属块120与第四金属块组14的顶层金属块140通过顶层桥接金属条O连接。这样,当进行四端开尔文结构测量时,待金属通孔300,位于所述第N层桥接金属条η和所述顶层桥接金属条O之间,源端正极A连接第一金属块组11的顶层金属块110,源端负极B连接第四金属块组14的顶层金属块140,测试端正极C连接第三金属块组13的顶层金属块130,测试端负极D连接第二金属块组12的顶层金属块120,由于第一金属块组11和第三金属块组13的上下相邻的金属块分别全部导通,以及第一金属块组11和第三金属块组13之间的多条桥接金属条连接,导致源端正极A与测试端正极C之间会构成额外的回路(如图中虚线箭头所示),对待金属通孔300的电压的测量结果造成影响,从而导致待金属通孔300的电阻值的测量结果的精确度不高。
[0027]下面将结合示意图对本实用新型金属通孔电阻的测试结构进行更详细的描述,其中表示了本实用新型的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型,而仍然实现本实用新型的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本实用新型的限制。
[0028]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书,本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0029]本实用新型的核心思想在于,本实用新型提供的金属通孔电阻的测试结构,包括四个金属块组,分别为第一金属块组、第二金属块组、第三金属块组和第四金属块组;在每一个所述金属块组中,包括自下至上依次堆叠的N层金属块和一顶层金属块,所述顶层金属块与第N层金属块通过金属通孔连通,N为正整数;
[0030]第N层桥接金属条和顶层桥接金属条,所述第一金属块组的第N层金属块与所述第三金属块组的第N层金属块通过所述第N层桥接金属条连接,所述第二金属块组的顶层金属块与所述第四金属块组的顶层金属块通过所述顶层桥接金属条连接;以及
[0031]待测金属通孔,位于所述第N层桥接金属条和所述顶层桥接金属条之间。
[0032]本实用新型的金属通孔电阻的测试结构应用于四端开尔文测试时,电流由所述第一金属块组的顶层金属块流入,经由金属通孔、所述第一金属块组的第N层金属块、所述第N桥接金属条,再由待测金属通孔、所述顶层桥接金属条直至所述第四金属块组的顶层金属块,并且,待测金属通孔的两端分别于所述第三金属块组的第N层金属块和所述第二金属块组的顶层金属块相连,这样,在所述测试结构中所述第一金属块组和第三金属块组仅存在一条电流回路,避免了现有技术中额外电流回路的产生。因此,所述测试结构中能精确的测试电压,从而得到所述待测金属通孔的精确电阻值,能准确的判断和分析出晶片结构中顶层金属层和顶层下方的金属层的电路导通情况。
[0033]以下列举所述金属通孔电阻的测试结构的实施例,以清楚说明本实用新型的内容,应当明确的是,本实用新型的内容并不限制于以下实施例,其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本实用新型的思想范围之内。
[0034]实施例1:
[0035]请参阅图2,为本实施例提供的一种金属通孔电阻的测试结构。
[0036]本领域的普通技术人员可以理解的,测试结构一般包括N层层叠的金属层M(1)、...、Μ(Ν-2)、Μ(Ν-1)、Μ(Ν)以及一个顶层金属层 TM。
[0037]所述测试结构包括四个金属块组,分别为第一金属块组21、第二金属块组22、第三金属块组23和第四金属块组24,在所述第一金属块组21中,包括自下至上依次堆叠的N层金属块和一顶层金属块210,所述顶层金属块210与第N层金属块211通过金属通孔200连通,N为正整数。相应的,所述第二金属块组22、第三金属块组23和第四金属块组24中的结构与所述第一金属块组21的结构一样。
[0038]同时,所述第一金属块组21的第N层金属块211与所述第三金属块组23的第N层金属块231通过第N层桥接金属条η连接,所述第二金属块组22的顶层金属块220与所述第四金属块组24的顶层金属块240通过顶层桥接金属条O连接。
[0039]可选的,至少部分所述第一金属块组21的第m层金属块与所述第三金属块组23的第m层金属块通过第m层桥接金属条连接,KmSN-1,且为正整数。如第一层桥接金属条I连接所述第一金属块组21的第一层金属块和所述第三金属块组23的第一层金属块。其实,在实际工艺中,为了便于简化工艺操作,同时,使所述测试结构适合于不同多层结构的晶片,较佳的选择所述第一金属块组21的下层金属块组212(将每一个所述金属块组的N-1层金属块统称为下层金属块组)与所述第三金属块组23的下层金属块组232相对应分别通过桥接金属条全部连接,如图2所示,本领域的普通技术人员可以理解的,所述顶层金属层TM包括所述第一金属块组21的顶层金属块210、第二金属块组22的顶层金属块220、第三金属块组23的顶层金属块230、第四金属块组24的顶层金属块240以及顶层桥接金属条O;所述金属层M(N)包括所述第一金属块组21的第N层金属块211、第二金属块组22的第N层金属块221、第三金属块组23的第N层金属块231、第四金属块组24的第N层金属块241以及第N层桥接金属条η,依次类推,很容易理解所述金属层Μ( I)、……Μ(Ν-2)和Μ(Ν-1)。
[0040]这样,当上述测试结构应用于四端开尔文测试时,待测金属通孔300,位于所述第N层桥接金属条η和所述顶层桥接金属条O之间,源端正极A连接第一金属块组21的顶层金属块210,源端负极B连接第四金属块组24的顶层金属块240,测试端正极C连接第三金属块组23的顶层金属块230,测试端负极D连接第二金属块组22的顶层金属块220,则电流由所述第一金属块组21的顶层金属块210流入,经由金属通孔、所述第一金属块组21的第N层金属块211、所述第N桥接金属条η,再由待测金属通孔300、所述顶层桥接金属条直至所述第四金属块组21的顶层金属块240。因此,在该测试结构中所述第一金属块组21和第三金属块组23仅存在一条电流回路(如图2黑色箭头所示)。
[0041]本实施例中的金属通孔电阻的测试结构应用于四端开尔文测试时,在所述测试结构中所述第一金属块组21和第三金属块组23仅存在一条电流回路,避免了现有技术中额外电流回路的产生。
[0042]实施例2:
[0043]请参阅图3,其中,参考标号表不与图2相同的表述与第一实施方式相同的结构。所述第二实施例的结构与所述第一实施例的结构基本相同,其区别在于:所述第二实施例中,测试结构中的第一金属块组31中的下层金属块组312的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔200连通,并且所述第一金属块组31的第N层金属块211与所述下层金属块组312也通过金属通孔200连通。较佳的,在实际工艺中,为了便于简化工艺操作,同时,使所述测试结构适合于不同多层结构的晶片,优选所述第一金属块组31中的下层金属块组312的上下相邻的金属块全部通过金属通孔200连通。
[0044]本实施例中的金属通孔电阻的测试结构应用于四端开尔文测试时,虽然所述第一金属块组31中的上下相邻的金属块全部通过金属通孔200连通了,但是在所述测试结构中所述第一金属块组31和第三金属块组23仍然仅存在一条电流回路,电流流向如图3中黑色箭头所示,避免了现有技术中额外电流回路的产生。
[0045]实施例3:
[0046]请参阅图4,其中,参考标号表示与图2、图3相同的表述与第二实施方式相同的结构。所述第三实施例的结构与所述第二实施例的结构基本相同,其区别在于:所述第三实施例中,测试结构中的第二金属块组32中的下层金属块组322的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔200连通,并且所述第二金属块组32的第N层金属块221与所述下层金属块组322也通过金属通孔200连通。较佳的,在实际工艺中,为了便于简化工艺操作,同时,使所述测试结构适合于不同多层结构的晶片,选优所述第二金属块组32中的下层金属块组322的上下的相邻金属块全部通过金属通孔200连通。
[0047]同样,本实施例中所述测试结构应用于四端开尔文测试时,所述第一金属块组31和第三金属块组23仍然只存在一条电流回路,电流流向如图4中黑色箭头所示,避免了现有技术中额外电流回路的产生。
[0048]实施例4:
[0049]请参阅图5,其中,参考标号表示与图2至图4相同的表述与第三实施方式相同的结构。所述第四实施例的结构与所述第三实施例的结构基本相同,其区别在于:所述第四实施例中,测试结构中的第四金属块组34中的下层金属块组342的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔200连通,并且所述第四金属块组34的第N层金属块241与所述下层金属块组342也通过金属通孔200连通。较佳的,在实际工艺中,为了便于简化工艺操作,同时,使所述测试结构适合于不同多层结构的晶片,优选所述第四金属块组34中的下层金属块组342的上下相邻的金属块全部通过金属通孔200连通。
[0050]同样,本实施例中所述测试结构应用于四端开尔文测试时,所述第一金属块组31和第三金属块组23仍然只存在一条电流回路,电流流向如图5中黑色箭头所示,避免了现有技术中额外电流回路的产生。
[0051]综上,本实用新型的上述实施例中金属通孔电阻的测试结构应用于四端开尔文测试时,电流由所述第一金属块组的顶层金属块210流入,经由金属通孔200、所述第一金属块组的第N层金属块211、所述第N桥接金属条n,再由待测金属通孔300、所述顶层桥接金属条O直至所述第四金属块组的顶层金属块240,并且,待测金属通孔300的两端分别于所述第三金属块组的第N层金属块231和所述第二金属块组的顶层金属块220相连,这样,在所述测试结构中所述第一金属块组和第三金属块组仅存在一条电流回路,避免了现有技术中额外电流回路的产生。因此,所述测试结构中能精确的测试电压,从而得到所述待测金属通孔的精确电阻值,能准确的判断和分析出晶片结构中顶层金属层和顶层下方的金属层的电路导通情况。
[0052]显然,在上述实施例中仅为本实用新型的较佳实施例而已,在上述测试结构的基础上,还能够得出多种类似的测试结构,以满足避免现有技术中额外电流回路的产生。因此,上述实施例并不用以限制本实用新型。本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种金属通孔电阻的测试结构,其特征在于,所述测试结构包括: 四个金属块组,分别为第一金属块组、第二金属块组、第三金属块组和第四金属块组;在每一个所述金属块组中,包括自下至上依次堆叠的N层金属块和一顶层金属块,所述顶层金属块与第N层金属块通过金属通孔连通,N为正整数; 第N层桥接金属条和顶层桥接金属条,所述第一金属块组的第N层金属块与所述第三金属块组的第N层金属块通过所述第N层桥接金属条连接,所述第二金属块组的顶层金属块与所述第四金属块组的顶层金属块通过所述顶层桥接金属条连接;以及 待测金属通孔,位于所述第N层桥接金属条和所述顶层桥接金属条之间。2.如权利要求1所述的测试结构,其特征在于,所述第一金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。3.如权利要求2所述的测试结构,其特征在于,所述第二金属块组和/或所述第四金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。4.如权利要求1所述的测试结构,其特征在于,所述第二金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。5.如权利要求4所述的测试结构,其特征在于,所述第三金属块组和/或所述第四金属块组中的至少部分上下相邻金属块通过金属通孔连通。6.如权利要求1所述的测试结构,其特征在于,所述第三金属块组的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。7.如权利要求6所述的测试结构,其特征在于,所述第四金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。8.如权利要求1所述的测试结构,其特征在于,所述第四金属块组中的至少部分上下相邻的金属块通过金属通孔连通。9.如权利要求1至8中任意一项所述的测试结构,其特征在于,至少部分所述第一金属块组的第m层金属块与所述第三金属块组的第m层金属块通过第m层桥接金属条连接,彡N-1,且为正整数。10.如权利要求1所述的测试结构,其特征在于,所述第一金属块组、第二金属块组、第三金属块组和第四金属块组依次排列。
【文档编号】H01L21/66GK205670533SQ201620585899
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】徐俊杰, 张前江
【申请人】中芯国际集成电路制造(天津)有限公司, 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
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