一种监测金属间介质层的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种监测金属间介质层的装置和方法。
【背景技术】
[0002]随着集成电路加工尺寸的逐渐缩小，一层金属已经无法完成整个电路的连线工作，因此必须采用多层金属互连线(例如2层、3层甚至更多层的金属互连线)结构来达到电路的连线要求，在这些多层金属互连线之间需要以绝缘性能良好的介质材料加以隔离，这些介质材料就是金属间介质层。多层金属互连线以及各层金属间介质层形成堆叠结构，当含有多层金属时依次命名为第I层金属、第2层金属、第3层金属......，各层金属间介质分别命名为第I金属间介质层、第2金属间介质层、第3金属间介质层......，比如,第N层金属和第N+1层金属之间是第N金属间介质层，示意图如图1所示，其中第I层金属为1，第2层金属为2，第I层金属I与第2层金属2之间是第I层金属间介质层la，同理，第M层金属为M,第M+1层金属为M+1,第M层金属M与第M+1层金属M+1之间是第M层金属间介质层Ma0
[0003]金属间介质层的主要作用是隔离相邻两层金属，所以要求其绝缘性能良好，并且是平滑的、均匀的、没有缺陷的，否则都有可能导致金属互连线的层与层之间发生漏电。实践工艺中，金属间介质层的加工工艺非常复杂，容易在金属间介质层上出现针孔、平坦化工艺不良、颗粒等缺陷。这些缺陷都会对金属间介质层的绝缘性能产生影响，因此需要对这些会导致漏电的缺陷进行监测。
[0004]现有技术中，采用梳状的测试电路来监测金属间介质层的状况，由于梳状测试电路中的金属线都同属于同一层金属，因此只能比较简单的反映出同一层金属连线之间的金属间介质层是否存在漏电等异常状况，无法对多层金属互连线的金属间介质层的漏电状况进行监测，不能获得多层金属互连线的层与层之间的金属间介质层的状况。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是如何对多层金属互连线的层与层之间的金属间介质层的状况进行监测，无法判断出多层金属互连线之间的金属间介质层是否存在异常或缺陷。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述问题，本发明提供了一种监测金属间介质层的装置，包括:至少两层金属组成堆叠结构，其中第一层金属具有波形结构；
[0009]第二层金属覆盖在所述第一层金属上。
[0010]进一步地，所述第一层金属和所述第二层金属之间用所述金属间介质层填充。
[0011]进一步地，所述第一层金属和所述第二层金属之间没有接触孔或通孔进行电连接。
[0012]进一步地，所述第一层金属的波形结构具体为以下形状中至少一种:方波、正弦波、三角波、锯齿波。
[0013]进一步地，所述波形结构为方波时，由N个金属条电阻串联组成，且所述金属条电阻之间的间距不唯一，其中N为整数，其N彡2。
[0014]进一步地，间距为同一数值的金属条电阻的个数为I?50。
[0015]为解决上述问题，本发明还提供了一种利用上述一种监测金属间介质层的装置实现监测金属间介质层的方法，包括:测量两层金属之间金属间介质层的击穿电压，当所述击穿电压超过阈值范围时则确定两层金属之间的金属间介质层存在异常。
[0016]进一步地，所述测量两层金属之间金属间介质层的击穿电压具体包括:
[0017]将第一层金属连接第一电极，第二层金属连接第二电极，在所述第一电极和第二电极之间提供从O开始逐渐升高的电位差，当所述第一电极和/或所述第二电极端口的电流发生急剧变化时，所述第一电极和所述第二电极之间的电位差为所述金属间介质层的击穿电压。
[0018]进一步地，所述第一电极为低电位时，所述第二电极为高电位；或者所述第一电极为高电位时，所述第二电极为低电位。
[0019]进一步地,所述击穿电压的阈值范围为30伏?50伏。
[0020](三)有益效果
[0021]本发明提供了一种监测金属间介质层的装置，包括:至少两层金属组成堆叠结构，其中第一层金属具有波形结构；第二层金属覆盖在该第一层金属上。由于第一层金属为波形结构，可以增加该层金属的长度和结构复杂度，在第一层金属上方用大块金属即第二层金属对第一层金属进行完全覆盖，还能增加金属层与金属间介质层的接触面积，有利于对漏电现象的检测，上述结构装置能够对金属间介质层的针孔、平坦化工艺不良以及颗粒等缺陷进行有效监测。
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中金属间介质层的分布示意图；
[0023]图2为本发明实施例中一种监测金属间介质层的装置的平面示意图；
[0024]图3为本发明实施例中一种监测金属间介质层的装置的剖面示意图；
[0025]图4为本发明实施例中一种监测金属间介质层的方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027]实施例一
[0028]本发明实施例一提供了一种监测金属间介质层的装置，具体包括:至少两层金属组成堆叠结构，其中第一层金属具有波形结构；
[0029]第二层金属覆盖在第一层金属上。
[0030]通过上述将第一层金属被设置成波形结构，可以增加该层金属的长度和结构复杂度，在第一层金属上方用大块金属即第二层金属对第一层金属进行完全覆盖，还能增加金属层与金属间介质层的接触面积，有利于对漏电现象的检测，上述结构装置能够对金属间介质层的针孔、平坦化工艺不良以及颗粒等缺陷进行有效监测。
[0031]对于上述装置中的波形结构具体为以下形状中至少一种:方波、正弦波、三角波、锯齿波，需要说明的是，波形结构是为了增加金属的长度和结构复杂度，本实施例中以方波为例，所以上述监测金属间介质层的装置的平面示意图如图2所示。其中第一层金属10和第二层金属20之间用金属间介质层1a填充。波形结构的第一层金属10为方波时，由N个金属条电阻串联组成，其中N为整数，其N >2。第一层金属10中的N个金属条电阻平行排列，图2中的11、12、13、14、15、16均为金属条电阻，它们串联组成放波形结构。
[0032]进一步地，本实施例中的第一层金属10和第二层金属20之间没有接触孔或通孔进行电连接。当然也包括除了接触孔和通孔之外的导电结构。因此没有电连接就是没有采用接触孔或者通孔或者其它导电结构连接第一层金属10和第二层金属20。
[0033]而对于金属条电阻之间的间距大小不唯一，对于间距为任一数值的金属条电阻的个数为I?50，所有相邻两个金属条电阻之间的间距可以是完全均匀、完全不均匀或部分均匀。如图2所示，金属条电阻11与金属条电阻12之间的间距为SI，而金属条电阻13与金属条电阻14之间的间距为S2，金属条电阻15与金属条电阻16之间的间距为S3……其中S1、S2和S3均不相等，图2中的S1〈S2〈S3，其实对于金属条电阻的间距S1、S2和S3的大小也不做具体限定，即在其他实施例中还可以是其它大小关系。图2中显示了间距分别为S1、S2和S3三种情况，并且对于间距为SI的金属条电阻是均匀分布的，间距为S2的金属条电阻是均匀分布的，间距为S3的金属条电阻是均匀分布的，但是对于间距为SI和S2和S3的所有金属条电阻也可以不均匀。优选地，间距为SI的金属条电阻个数为I?50，间距为S2的金属条电阻个数为I?50，间距为S3的金属条电阻个数为I?50，图2中有间距为S1、S2、S3的金属条电阻，所以图3中金属条电阻个数为3?150。
[0034]另外，对于间距为某一数值的金属条电阻个数也不做限定，例如间距为SI的金属条电阻的个数可以是I?50个，间距为S2的金属条电阻的个数可以是I?60个，间距为S3的金属条电阻的个数可以是I?40个......
[0035]但是，需要强调的是，对于方波波形的第一层金属即使金属条电阻之间的间距不均匀，但是它们会平行排列分布的。对于正弦波的波形结