等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)及制作方法，使用虛擬金屬焊接盤連線連接多個虛擬金屬焊接盤使之成為新的天線結(jié)構(gòu)用于收集電荷，提高了天線結(jié)構(gòu)的總體面積，從而提高天線比率，使等離子引入損傷發(fā)生的幾率增加，進(jìn)而便于快速發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致所述半導(dǎo)體器件發(fā)生等離子體引入損傷的原因。
【專利說明】等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體性能測試領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體芯片制作過程中，等離子引入損傷(Plasma Induced Damage, PID)對半導(dǎo)體芯片質(zhì)量及可靠性至關(guān)重要。PID可能出現(xiàn)在前段或后段生產(chǎn)的許多制作工藝中，比如:離子注入、干法刻蝕和等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(Plasma-Enhanced Chemical VaporDeposition, PECVD)等制作工藝中，都會采用等離子體進(jìn)行注入、刻蝕或者沉積，進(jìn)而芯片中會引入大量的等離子電荷；引入的等離子電荷可能在芯片內(nèi)部聚集得越來越多，形成等離子電流。 PID形成的等離子電流能夠擊穿芯片上某些半導(dǎo)體器件，使半導(dǎo)體器件的可靠性降低，比如:PID形成的等離子電流能夠擊穿MOS晶體管的柵氧化層，降低了 MOS晶體管的可靠性，甚至使MOS晶體管無法工作。
[0003]為了監(jiān)控半導(dǎo)體芯片制作過程中的PID，通常在制作半導(dǎo)體芯片時制作用以收集電荷的天線(Antenna)。圖1為現(xiàn)有的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的示意圖，所述等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體器件10和與所述半導(dǎo)體器件相連的金屬互連層20。其中，半導(dǎo)體器件10包括形成于半導(dǎo)體襯底11上的柵極結(jié)構(gòu)、形成于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻
13、以及形成于所述側(cè)墻13兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中的源/漏極12，所述柵極結(jié)構(gòu)包括形成于所述半導(dǎo)體襯底11上的柵氧化層14以及形成于所述柵氧化層14上的柵極15。
[0004]其中，金屬互連層20包括與半導(dǎo)體器件10連接的多層金屬通孔連線21以及與所述金屬通孔連線21相連接的多層金屬焊接盤連線24 ;所述金屬互連層20還包括天線22和金屬焊接盤23，所述天線22以及所述金屬焊接盤23均與所述金屬焊接盤連線24電連接。
[0005]若芯片發(fā)生了 PID，需要測量天線22上的電荷量以便尋找出是哪一層等離子體引起的PID。由于PID并不一定百分百的發(fā)生，為了能夠快速的找到原因就需要做惡化實(shí)驗:增加天線上電荷量，促使PID發(fā)生的幾率增加。通常情況下，實(shí)驗中會用“天線比率”(antenna ratio,AR)來衡量一顆芯片能發(fā)生天線效應(yīng)的幾率。天線比率的定義是:構(gòu)成所
謂天線的導(dǎo)體(一般是金屬銅)的面積與所相連的柵氧化層面積的比率。其計算公式如下:
v r, Waa X !.act
[0006]AR 二-

W X L
[0007]其中，Waa為天線22的寬度，Laa為天線22的長度；W為柵氧化層14的寬度，L為柵氧化層14的長度。
[0008]請參考圖2，其為所述等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的俯視圖。所述等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)還包括虛擬金屬焊接盤23 ’，所述虛擬金屬焊接盤23 ’用作芯片的連接線，用于晶體管或者電遷移、電容的連接，但所述虛擬金屬焊接盤23’并不與金屬焊接盤23或者金屬焊接盤連線24電連接。通常，所述虛擬金屬焊接盤23’、金屬焊接盤23與天線22均是形成于劃片道上，由于晶圓表面的劃片道面積有限，因而天線22的面積也受到了限制。從而致使而現(xiàn)有技術(shù)中用于在線監(jiān)測PID的天線比AR最大僅為7E+4，等離子引入損傷發(fā)生的幾率較低，不利于快速發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致所述半導(dǎo)體器件發(fā)生等離子體引入損傷的原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明目的在于提高天線比率，進(jìn)而增加PID發(fā)生的幾率，以便于快速發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致半導(dǎo)體器件發(fā)生等離子體引入損傷的原因。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)包括:半導(dǎo)體器件、層間介質(zhì)層和形成于層間介質(zhì)層中的至少一個金屬互連層；其中，所述金屬互連層包括金屬焊接盤、多個虛擬金屬焊接盤以及金屬通孔連線，至少部分所述虛擬金屬焊接盤通過虛擬金屬焊接盤連線與金屬焊接盤電連接，所述金屬焊接盤通過金屬焊接盤連線與金屬通孔連線電連接，所述金屬通孔連線與所述半導(dǎo)體器件電連接。
[0011]進(jìn)一步的，所述金屬互連層還包括一個天線結(jié)構(gòu)，所述天線結(jié)構(gòu)與所述金屬通孔連線電連接。
[0012]進(jìn)一步的，所述虛擬金屬焊接盤的數(shù)量為10-20個。
[0013]進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體器件為MOS晶體管。
[0014]進(jìn)一步的，所述金屬互連層的數(shù)量為廣10層。
[0015]進(jìn)一步的，所述金屬焊接盤、虛擬金屬焊接盤、金屬通孔連線、虛擬金屬焊接盤連線以及金屬焊接盤連線的材質(zhì)均為銅或鋁。
[0016]本發(fā)明還提出了一種等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的制作方法，包括:
[0017]提供半導(dǎo)體器件；
[0018]在所述半導(dǎo)體器件上形成層間介質(zhì)層；
[0019]在所述層間介質(zhì)層中形成至少一個金屬互連層，其中，所述金屬互連層包括金屬焊接盤、多個虛擬金屬焊接盤以及金屬通孔連線，至少部分所述虛擬金屬焊接盤通過虛擬金屬焊接盤連線與金屬焊接盤電連接，所述金屬焊接盤通過金屬焊接盤連線與金屬通孔連線電連接，所述金屬通孔連線與所述半導(dǎo)體器件電連接。
[0020]進(jìn)一步的，所述金屬互連層還包括一個天線結(jié)構(gòu)，所述天線結(jié)構(gòu)與所述金屬通孔連線電連接。
[0021]進(jìn)一步的，所述虛擬金屬焊接盤的數(shù)量為10-20個。
[0022]進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體器件為MOS晶體管。
[0023]進(jìn)一步的，所述金屬互連層的數(shù)量為廣10層。
[0024]進(jìn)一步的，所述金屬焊接盤、虛擬金屬焊接盤、金屬通孔連線、虛擬金屬焊接盤連線以及金屬焊接盤連線的材質(zhì)均為銅或鋁。
[0025]進(jìn)一步的，采用化學(xué)氣相沉積在所述半導(dǎo)體器件上形成層間介質(zhì)層。 [0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)于:通過虛擬金屬焊接盤使多個虛擬金屬焊接盤與金屬焊接盤電連接，所述多個虛擬金屬焊接盤與金屬焊接盤共同作為新的天線結(jié)構(gòu)用于收集電荷，提高了天線結(jié)構(gòu)的總體面積，從而提高天線比率，使等離子引入損傷發(fā)生的幾率增加，進(jìn)而便于快速發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致所述半導(dǎo)體器件發(fā)生等離子體引入損傷的原因。【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0029]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一中等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0031]圖5為本發(fā)明實(shí)施例二中等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6為本發(fā)明實(shí)施例二中等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了便于理解，下面結(jié)合具體實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0034]實(shí)施例一
[0035]本實(shí)施例的核心思想是通過虛擬金屬焊接盤使多個虛擬金屬焊接盤與金屬焊接盤電連接，所述多個虛擬金屬焊接盤與金屬焊接盤共同作為新的天線結(jié)構(gòu)用于收集電荷，提高了天線結(jié)構(gòu)的總體面積，從而提高天線比率，使等離子引入損傷發(fā)生的幾率增加，進(jìn)而便于快速發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致所述半導(dǎo)體器件發(fā)生等離子體引入損傷的原因。
[0036]請參考圖3及圖4，在本實(shí)施例中，提出一種等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體器件100、層間介質(zhì)層(圖未示)以及形成于層間介質(zhì)層中的至少一個金屬互連層200。其中，所述金屬互連層200`包括金屬焊接盤230、虛擬金屬焊接盤231以及金屬通孔連線210,所述虛擬金屬焊接盤231通過虛擬金屬焊接盤連線241與金屬焊接盤230電連接,所述金屬焊接盤230通過金屬焊接盤連線240與金屬通孔連線210電連接，所述金屬通孔連線210與所述半導(dǎo)體器件100電連接。
[0037]在本實(shí)施例中，所述金屬互連層200還包括一個天線結(jié)構(gòu)220，所述天線結(jié)構(gòu)220與所述金屬通孔連線210電連接。
[0038]在本實(shí)施例中，所述虛擬金屬互連層231的數(shù)量范圍為10-20個，例如是18個。使用所述金屬焊接盤連線240與所述虛擬金屬焊接盤連線241把所述天線220、所述金屬焊接盤230和所述虛擬金屬焊接盤231連接在一起，三者可共同作為新的天線結(jié)構(gòu)用于收集電荷，提高了天線結(jié)構(gòu)的總體面積，從而提高天線比率。以18個虛擬金屬焊接盤為例，連接起來作為整體的面積將達(dá)到4900 μ m~2。其AR最大能夠達(dá)到4Ε+5，較現(xiàn)有技術(shù)的AR提升了10倍多。
[0039]需要指出的是，雖然現(xiàn)有技術(shù)中所述虛擬金屬焊接盤231用作芯片的連接線，用于晶體管或者電遷移、電容的連接，本發(fā)明只是用一個劃片道中的18個虛擬金屬焊接盤231，并不占用其他虛擬金屬焊接盤231。因而從整體來說，并不會影響整個器件的正常工作。
[0040]在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件100為MOS晶體管，包括形成于半導(dǎo)體襯底110上的柵極結(jié)構(gòu)、形成于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻130、形成于所述側(cè)墻130兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中的源/漏極120、所述柵極結(jié)構(gòu)包括形成于所述半導(dǎo)體襯底110上的柵氧化層140以及形成于所述柵氧化層140上的柵極150。
[0041]所述金屬互連層的層數(shù)可以根據(jù)器件要求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，例如為f 10層。在本實(shí)施例中，所述等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的所述金屬互連層200為三層，所述金屬互連層200均形成于層間介質(zhì)層(圖未示)之中。
[0042]其中，所述金屬焊接盤230、虛擬金屬焊接盤231、金屬通孔連線210、虛擬金屬焊接盤連線241、金屬焊接盤連線240、天線結(jié)構(gòu)220的材質(zhì)均為銅或鋁。
[0043]此外，本實(shí)施例還提出一種等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的制作方法，包括:
[0044]提供半導(dǎo)體器件100 ；
[0045]在所述半導(dǎo)體器件100上形成所述層間介質(zhì)層；
[0046]在所述層間介質(zhì)層中形成至少一個金屬互連層200，其中，所述金屬互連層200包括金屬焊接盤230、虛擬金屬焊接盤231以及金屬通孔連線210，所述虛擬金屬焊接盤231通過虛擬金屬焊接盤連線241與金屬焊接盤230電連接，所述金屬焊接盤230通過金屬焊接盤連線240與金屬通孔連線210電連接，所述金屬通孔連線210與所述半導(dǎo)體器件100電連接。所述金屬互連層200還包括一個天線結(jié)構(gòu)220，所述天線結(jié)構(gòu)220與所述金屬通孔連線210電連接。
[0047]在本實(shí)施例中，采用化學(xué)氣相沉積在所述半導(dǎo)體器件100上形成層間介質(zhì)層。需要說明的是，除了版圖設(shè)計時使所述虛擬金屬焊接盤231通過虛擬金屬焊接盤連線241與金屬焊接盤230連接起來之外，本實(shí)施例的其它制造工藝均與現(xiàn)有技術(shù)相同，此處不再贅述。
[0048]此外，虛擬金屬焊接盤也可以根據(jù)實(shí)際需要，全部連接起來或者部分連線起來與金屬焊接盤共同作為新的天線結(jié)構(gòu)用于收集電荷。
[0049]實(shí)施例二
[0050]由于實(shí)施例一中沿用之前的天線結(jié)構(gòu)與金屬焊接盤連接作為新的天線結(jié)構(gòu)用于收集電荷，但是在某種程度上天線還是占據(jù)了劃片道上的一些空間。在某些器件中，僅適用虛擬金屬焊接盤和金屬焊接盤作為天線即可滿足要求，因此本實(shí)施例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，不再形成原有的天線結(jié)構(gòu)，只形成金屬焊接盤和虛擬金屬焊接盤，并連接金屬焊接盤和虛擬金屬焊接盤作為新的天線結(jié)構(gòu)用于收集電荷。
[0051]請參考圖5和圖6，在本實(shí)施例中，提出一種用于測量等離子體引入損傷的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體器件100 ;層間介質(zhì)層(圖未示)以及形成于層間介質(zhì)層中的至少一個金屬互連層200，其中，所述金屬互連層200包括金屬焊接盤230、虛擬金屬焊接盤231以及金屬通孔連線210，所述虛擬金屬焊接盤231通過虛擬金屬焊接盤連線241與金屬焊接盤230電連接，所述金屬焊接盤230通過金屬焊接盤連線240與金屬通孔連線210電連接，所述金屬通孔連線210與所述半導(dǎo)體器件100電連接。
[0052]在本實(shí)施例中，所述虛擬金屬互連層231的數(shù)量范圍為10-20個，例如是15個。使用所述金屬焊接盤連線240與所述虛擬金屬焊接盤連線241把所述金屬焊接盤230和15個所述虛擬金屬焊接盤231連接在一起作為一個整體用于收集電荷，不再需要天線結(jié)構(gòu)。對于某些器件而言，這樣的設(shè)計已經(jīng)能滿足天線比率的要求，并且此種結(jié)構(gòu)更為節(jié)省面積。
[0053]此外，本實(shí)施例還提出一種等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的制作方法，包括:
[0054]提供半導(dǎo)體器件100 ；
[0055]在所述半導(dǎo)體器件100上形成所述層間介質(zhì)層；
[0056]在所述層間介質(zhì)層中形成至少一個金屬互連層200，其中，所述金屬互連層200包括金屬焊接盤230、虛擬金屬焊接盤231以及金屬通孔連線210，所述虛擬金屬焊接盤231通過虛擬金屬焊接盤連線241與金屬焊接盤230電連接，所述金屬焊接盤230通過金屬焊接盤連線240與金屬通孔連線210電連接，所述金屬通孔連線210與所述半導(dǎo)體器件100電連接。
[0057]需要說明的是，除了版圖設(shè)計時使所述虛擬金屬焊接盤231通過虛擬金屬焊接盤連線241與金屬焊接盤230連接起來之外，本實(shí)施例的其它制造工藝也與現(xiàn)有技術(shù)相同，此處不再贅述。
[0058]此外，虛擬金屬焊接盤也可以根據(jù)實(shí)際需要，全部連接起來或者部分連線起來與金屬焊接盤共同作為新的天線結(jié)構(gòu)用于收集電荷。
[0059]綜上，本發(fā)明提出的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)及制作方法使用虛擬金屬焊接盤連線連接多個虛擬金屬焊接盤使之成為新的天線結(jié)構(gòu)用于收集電荷，提高了天線結(jié)構(gòu)的總體面積，從而提高天線比率，使等離子引入損傷發(fā)生的幾率增加，進(jìn)而便于快速發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致所述半導(dǎo)體器件發(fā)生等離子體引入損傷的原因。
[0060]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體器件、層間介質(zhì)層和形成于層間介質(zhì)層中的至少一個金屬互連層；其中，所述金屬互連層包括金屬焊接盤、多個虛擬金屬焊接盤以及金屬通孔連線，至少部分所述虛擬金屬焊接盤通過虛擬金屬焊接盤連線與金屬焊接盤電連接，所述金屬焊接盤通過金屬焊接盤連線與金屬通孔連線電連接，所述金屬通孔連線與所述半導(dǎo)體器件電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬互連層還包括一個天線結(jié)構(gòu)，所述天線結(jié)構(gòu)與所述金屬通孔連線電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述虛擬金屬焊接盤的數(shù)量為10?20個。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為MOS晶體管。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬互連層的數(shù)量為1?10層。
6.如權(quán)利要求1至5中任意一項所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬焊接盤、虛擬金屬焊接盤、金屬通孔連線、虛擬金屬焊接盤連線、金屬焊接盤連線的材質(zhì)均為銅或招。
7.一種等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)的制作方法，包括: 提供半導(dǎo)體器件； 在所述半導(dǎo)體器件上形成層間介質(zhì)層； 在所述層間介質(zhì)層中形成至少一個金屬互連層，其中，所述金屬互連層包括金屬焊接盤、多個虛擬金屬焊接盤以及金屬通孔連線，至少部分所述虛擬金屬焊接盤通過虛擬金屬焊接盤連線與金屬焊接盤電連接，所述金屬焊接盤通過金屬焊接盤連線與金屬通孔連線電連接，所述金屬通孔連線與所述半導(dǎo)體器件電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬互連層還包括一個天線結(jié)構(gòu)，所述天線結(jié)構(gòu)與所述金屬通孔連線電連接。
9.如權(quán)利要求7所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述虛擬金屬焊接盤的數(shù)量為10?20個。
10.如權(quán)利要求7所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為MOS晶體管。
11.如權(quán)利要求7所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬互連層的數(shù)量為1?10層。
12.如權(quán)利要求7至11中任意一項所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬焊接盤、虛擬金屬焊接盤、金屬通孔連線、虛擬金屬焊接盤連線以及金屬焊接盤連線的材質(zhì)均為銅或招。
13.如權(quán)利要求7所述的等離子體引入損傷檢測結(jié)構(gòu)制作方法，采用化學(xué)氣相沉積在所述半導(dǎo)體器件上形成層間介質(zhì)層。
【文檔編號】H01L23/544GK103779331SQ201210414665
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月25日
【發(fā)明者】陸黎明 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司