半导体测试单元及半导体测试结构的制作方法

本实用新型涉及半导体测试结构领域，特别是涉及一种半导体测试单元及半导体测试结构。

背景技术：

在铝工艺中，当湿法刻蚀清洗工具(譬如，Solvent-01QDR，快速清洗槽)中CO₂的浓度较低时，在湿法刻蚀清洗的过程中会在金属线侧壁侵蚀形成电偶腐蚀缺陷(galvanic defect)，从而导致器件失效。具体原因为：在金属刻蚀完成之后使用有机溶剂(譬如EKC)去除聚合物的过程中，AlCu的侧壁被暴露在羟胺作为化学溶剂的碱性环境(PH值为11～12)中，很容易造成金属腐蚀并形成电偶腐蚀缺陷。具体为：由于铜原子在铝金属互连线上不是同质分布的，铜原子一般分布在晶界处异质成核；当Al/Cu被置于电解液中时就会发生电化学反应，此时卤素为催化剂；Cu离子不断被还原沿着晶界一直腐蚀直至穿透到阻挡层，从而在Al金属层内形成空洞。快速清洗槽(QDR)中合适的CO₂的流量两相分散流动率可以有效中和快速清洗槽中的氢氧化物，从而保护金属表面，阻止电化学腐蚀。

对于上述电偶腐蚀缺陷，目前的在线检测方法并不能准确的观察到位于金属侧壁的电偶腐蚀缺陷。目前，业内一般使用IsoEM(Isothermal Electromigration硅片级别等温电迁移)和FA(Failure Analysis，失效分析)结合来观察上述缺陷，采用该方法可以找到位于失效的测试结构周围的主芯片上的电偶腐蚀缺陷。当该方法测试产能有限，且整个测试过程比较耗时。

考虑到电偶腐蚀缺陷为嵌入在金属线的空洞缺陷，尤其是较短的金属块中可能会造成断路的出现，从而会对器件的性能造成显著的不良影响。因此，我们需要设计一种新的半导体测试结构以进行电学测试监测，并找到空洞所在的位置。

技术实现要素：

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半导体测试单元及半导体测试结构，用于解决现有技术中的半导体测试结构不能及时准确找到电偶腐蚀缺陷的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种半导体测试单元，所述半导体测试单元包括第一金属条、金属块及第二金属条；其中，

所述第一金属条、所述金属块及所述第二金属条依次相连接；所述第一金属条的长度方向与所述第二金属条的长度方向相垂直。

作为本实用新型的半导体测试单元的一种优选方案，所述第一金属条、所述金属块及所述第二金属条依次间隔叠置，所述第一金属条的一端与所述金属块的下表面相连接，所述第二金属条的一端与所述金属块的上表面相连接。

作为本实用新型的半导体测试单元的一种优选方案，所述第一金属条及所述第二金属条均为矩形金属条，所述金属块为正方形金属块。

作为本实用新型的半导体测试单元的一种优选方案，所述半导体测试单元还包括金属插塞，所述金属插塞位于所述第一金属条与所述金属块之间及所述第二金属条与所述金属块之间，且将所述第一金属条及所述第二金属条与所述金属块相连接。

本实用新型还提供一种半导体测试结构，所述半导体测试结构包括：

若干层测试金属层，各层所述测试金属层均包括若干个间隔排布的第一金属条、金属块及第二金属条；其中，所述第一金属条的长度方向与所述第二金属条的长度方向相垂直；各所述测试金属层间相邻的所述第一金属条、所述金属块或所述第二金属条相连接；

第一连接金属层，位于顶层测试金属层上方，包括若干个第一连接金属条，所述第一连接金属条将顶层测试金属层中的所述第一金属条的自由端及所述第二金属条的自由端与与其相邻的所述金属块相连接；

第二金属连接层，位于底层测试金属层下方，包括若干个第二连接金属条，所述第二连接金属条将底层测试金属层中的所述第一金属条的自由端及所述第二金属条的自由端与与其相邻的所述金属块相连接。

作为本实用新型的半导体测试结构的一种优选方案，所述半导体测试结构还包括金属插塞，所述金属插塞位于相邻的各层金属层之间，且将不同金属层间相邻的所述第一金属条、所述金属块、所述第二金属条、所述第一连接金属条或所述第二连接金属条相连接。

作为本实用新型的半导体测试结构的一种优选方案，所述第一金属条、所述第二金属条、所述第一连接金属条及所述第二连接金属条均为矩形金属条；所述金属块为正方形金属块。

作为本实用新型的半导体测试结构的一种优选方案，所述第一金属条及所述第二金属条与相邻测试金属层中邻近的所述金属块相连接。

如上所述，本实用新型的半导体测试单元及半导体测试结构，具有如下有益效果：

本实用新型的半导体测试单元通过设置金属块及不同方向的金属条，可以同时检测不同形状的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷，且可以同时检测不同方向上的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷；

本实用新型的半导体测试结构通过在不同金属层中设置金属块及不同方向的金属条，可以同时检测同层金属层中不同形状的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷，且可以同时检测不同方向上的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷；通过设置多层金属层，并将相邻金属层中的金属结构相连接形成堆栈结构的测试结构，可以大大减小测试结构的面积，提高空间利用率；且可以对不同金属层中不同形状及不同方向的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷进行检测，结构简单，操作方便。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例一中提供的半导体测试单元的结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例二中提供的半导体测试结构的结构示意图。

元件标号说明

11 第一金属条

12 金属块

13 第二金属条

14 金属插塞

15 第一连接金属层

151 第一连接金属条

16 第二连接金属层

161 第二连接金属条

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员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与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1，本实用新型提供一种半导体测试单元，所述半导体测试单元包括第一金属条11、金属块12及第二金属条13；其中，所述第一金属条11、所述金属块12及所述第二金属条13依次相连接；所述第一金属条11的长度方向与所述第二金属条13的长度方向相垂直。本实用新型的半导体测试单元通过设置所述金属块12及具有不同方向的所述第一金属条11及所述第二金属条13，可以同时检测具有不同形状的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷，且可以同时检测不同方向上(譬如，图1中所述第一金属条11与所述第二金属条13的长度方向可以分别为X方向与Y方向)的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷。

作为示例，如图1所示，所述第一金属条11、所述金属块12及所述第二金属条13依次间隔叠置，即所述第一金属条11、所述金属块12及所述第二金属条13分别位于不同的金属层；所述第一金属条11的一端与所述金属块12的下表面相连接，所述第二金属条13的一端与所述金属块12的上表面相连接。

需要说明的是，在其他示例中，所述第一金属条11、所述金属块12及所述第二金属条13还可以位于同一平面内，即所述第一金属条11、所述金属块12及所述第二金属条13还可以位于同一金属层内。

作为示例，所述第一金属条11、所述金属块12及所述第二金属条13的形状可以根据实际需要进行设置，优选地，本实施例中，所述第一金属条11及所述第二金属条13均为矩形金属条，所述金属块12为正方形金属块。当然，在其他示例中，所述第一金属条11及所述第二金属条13还可以为圆柱形金属条、锥台形金属条等等；所述金属块12还可以为圆柱形金属块、锥台形金属块等等。

作为示例，所述半导体测试单元还包括金属插塞14，所述金属插塞14位于所述第一金属条11与所述金属块12之间及所述第二金属条13与所述金属块12之间，且将所述第一金属条11及所述第二金属条13与所述金属块12相连接。

作为示例，所述半导体测试单元还包括介质层(未示出)，所述介质层位于第一金属条11与所述金属块12之间及所述第二金属条13与所述金属块12之间，且所述金属插塞14位于所述介质层内。

实施例二

请参阅图2，本实用新型还提供一种半导体测试结构，所述半导体测试结构包括：所述半导体测试结构包括若干层测试金属层，即所述半导体测试结构包括从底层测试金属层至顶层测试金属层的多层测试金属层；各层所述测试金属层均包括若干个间隔排布的第一金属条11、金属块12及第二金属条13；其中，所述第一金属条11的长度方向与所述第二金属条13的长度方向相垂直；各所述测试金属层间相邻的所述第一金属条11、所述金属块12或所述第二金属条13相连接；第一连接金属层15，所述第一连接金属层15位于顶层测试金属层上方，包括若干个第一连接金属条151，所述第一连接金属条151将顶层测试金属层中的所述第一金属条11的自由端及所述第二金属条13的自由端与与其相邻的所述金属块12相连接；第二金属连接层16，所述第二金属连接层16位于底层测试金属层下方，包括若干个第二连接金属条161，所述第二连接金属条161将底层测试金属层中的所述第一金属条11的自由端及所述第二金属条13的自由端与与其相邻的所述金属块12相连接。本实用新型的半导体测试结构通过在不同测试金属层中设置所述金属块12及具有不同方向的所述第一金属条11及所述第二金属条13，可以同时检测同层测试金属层中不同形状的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷，且可以同时检测不同方向上的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷；通过设置多层测试金属层，并将相邻测试金属层中的金属结构相连接形成堆栈结构的测试结构，可以大大减小测试结构的面积，提高空间利用率；且可以对不同测试金属层中不同形状及不同方向的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷进行检测，结构简单，操作方便。

作为示例，所述半导体测试结构还包括金属插塞14，所述金属插塞14位于相邻的各层金属层之间，且将不同金属层间相邻的所述第一金属条11、所述金属块12、所述第二金属条13、所述第一连接金属条151或所述第二连接金属条161相连接。

作为示例，所述第一金属条11、所述金属块12、所述第二金属条13、所述第一连接金属条151及所述第二连接金属条161的形状可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述第一金属条11、所述第二金属条13、所述第一连接金属条151及所述第二连接金属条161均为矩形金属条；所述金属块12为正方形金属块。当然，在其他示例中，所述第一金属条11、所述第二金属条13、所述第一连接金属条151及所述第二连接金属条161还可以为圆柱形金属条、锥台形金属条等等，所述金属块12还可以为圆柱形金属块、锥台形金属块等等。

作为示例，所述第一金属条11及所述第二金属条13与相邻测试金属层中邻近的所述金属块12相连接。

本实用新型的半导体测试结构的工作原理为：在所述半导体测试结构的两端施加电压，若检测出所述半导体测试结构具有异常(譬如断路、局部电流密度过大)，则可以借助研磨抛光工艺对所述半导体测试结构中的逐层测试金属层进行观察，可以简单直接地看到哪一层测试金属层中的金属结构存在电偶腐蚀缺陷；当确定存在电偶腐蚀缺陷的金属层之后，可以根据进一步确定电偶腐蚀缺陷是位于第一金属条11上、金属块12上，还是第二金属条13上，从而可以判断电偶腐蚀缺陷是位于哪种形状的金属结构上，或者哪个方向的金属结构上。

综上所述，本实用新型的半导体测试单元及半导体测试结构，所述半导体测试单元包括第一金属条、金属块及第二金属条；其中，所述第一金属条、所述金属块及所述第二金属条依次相连接；所述第一金属条的长度方向与所述第二金属条的长度方向相垂直。本实用新型的半导体测试单元通过设置金属块及不同方向的金属条，可以同时检测不同形状的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷，且可以同时检测不同方向上的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷；本实用新型的半导体测试结构通过在不同金属层中设置金属块及不同方向的金属条，可以同时检测同层金属层中不同形状的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷，且可以同时检测不同方向上的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷；通过设置多层金属层，并将相邻金属层中的金属结构相连接形成堆栈结构的测试结构，可以大大减小测试结构的面积，提高空间利用率；且可以对不同金属层中不同形状及不同方向的金属结构中是否存在电偶腐蚀缺陷进行检测，结构简单，操作方便。

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。