本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種工藝控制監(jiān)控pcm器件及監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

pcm(processcontrolmonitor，工藝控制監(jiān)控)測試可以直接反應(yīng)出芯片的制作工藝過程是否正常。不同的pcm測試器件可以反應(yīng)不同的工藝過程，pcm器件設(shè)計的越合理，就更加準(zhǔn)確地反饋出對應(yīng)的在線制程是否正常。隨著半導(dǎo)體工藝的尺寸越來越小，用于金屬連接的過孔大小也越來越小，孔刻蝕及孔光刻的異常便容易造成多晶刻蝕異常，進而導(dǎo)致孔跟多晶的短路。

傳統(tǒng)的利用切片看sem(scanningelectronicmicroscopy，掃描電子顯微鏡)判斷孔跟多晶是否短路，不僅操作復(fù)雜，而且一次切片只能查看3至5個檢測點，效率較低，還有在大規(guī)模作業(yè)時，成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例的目的在于提供一種工藝控制監(jiān)控pcm器件及監(jiān)控方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中通過sem判斷孔跟多晶是否短路，不僅操作復(fù)雜，而且一次切片只能查看3至5個檢測點，效率較低，還有在大規(guī)模作業(yè)時，成本較高。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的一種工藝控制監(jiān)控pcm器件，應(yīng)用于依據(jù)預(yù)定設(shè)計規(guī)則制成的待檢測芯片中過孔與導(dǎo)電層之間的短路檢測，其中，所述工藝控制監(jiān)控pcm器件包括：

第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層設(shè)置有一個或多個第一過孔以及設(shè)置有待檢測的第一引出端；

第二導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層設(shè)置有待檢測的第二引出端；

設(shè)置于所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層之間的中間介質(zhì)層，其中，所述 中間介質(zhì)層開設(shè)有對應(yīng)插入每個第一過孔內(nèi)部的第二過孔，所述第二導(dǎo)電層設(shè)置于所述中間介質(zhì)層上且填充所述第二過孔；

并且，所述第一導(dǎo)電層、所述第二導(dǎo)電層、所述中間介質(zhì)層、所述第一過孔和所述第二過孔的結(jié)構(gòu)符合所述預(yù)定設(shè)計規(guī)則。

進一步的，所述第一導(dǎo)電層為具有多個單晶的多晶層或金屬層；所述第二導(dǎo)電層為具有多個單晶的多晶層或金屬層。

進一步的，在平行于所述第一導(dǎo)電層的截面上，所述第二過孔到所述第一導(dǎo)電層之間具有預(yù)設(shè)距離，其中所述預(yù)設(shè)距離大于或等于所述預(yù)定設(shè)計規(guī)則要求的最小值。

進一步的，所述pcm器件為多層導(dǎo)電層，其中，所述第一導(dǎo)電層為中間層導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層為頂層或底層導(dǎo)電層。

進一步的，所述pcm器件還包括：第三導(dǎo)電層，所述第三導(dǎo)電層與所述第一導(dǎo)電層之間還設(shè)置有中間介質(zhì)層。

進一步的，所述第一導(dǎo)電層上開設(shè)的多個第一過孔呈矩陣排列；對應(yīng)的所述中間介質(zhì)層上開設(shè)的多個第二過孔呈所述矩陣排列。

進一步的，所述第一過孔的形狀與所述第二過孔的形狀相同。

進一步的，所述第一過孔和所述第二過孔在平行于所述第一導(dǎo)電層方向的截面形狀為圓形、四邊形或者六邊形。

進一步的，所述第一過孔和所述第二過孔在垂直于所述第一導(dǎo)電層方向的截面形狀呈階梯狀。

本發(fā)明實施例還提供一種如上述的工藝控制監(jiān)控pcm器件的監(jiān)控方法，包括：

所述pcm器件的第一導(dǎo)電層的第一引出端與所述pcm器件的第二導(dǎo)電層的第二引出端之間連接有檢測電路；

檢測所述檢測電路上的電流值或電壓值，當(dāng)所述電流值或電壓值大于零時，確定中間介質(zhì)層的至少一個第二過孔與所述第一導(dǎo)電層短路導(dǎo)通。

本發(fā)明實施例的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

本發(fā)明實施例的方案中，通過pcm器件監(jiān)控第一導(dǎo)電層的第一引出端與第二導(dǎo)電層的第二引出端之間的電流或電壓，說明中間介質(zhì)層的第二過孔的刻 蝕發(fā)生偏移或刻蝕時間過長，使得第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層經(jīng)中間介質(zhì)層的第二過孔連通，兩者之間存在短路，這樣可以通過檢測第一導(dǎo)電層的第一引出端及第二導(dǎo)電層的第二引出端，判斷存在過孔與第一導(dǎo)電層之間存在短路，不僅操作簡單，而且可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的待檢測芯片檢測，提高了判斷過孔與第一導(dǎo)電層之間存在短路的效率，也節(jié)約了成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件的一個剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件的另一個剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件的一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件的另一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件的監(jiān)控方法流程示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

11-第一導(dǎo)電層，111-第一過孔，112-第一引出端，12-中間介質(zhì)層，121-第二過孔，13-第二導(dǎo)電層，131-第二引出端。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件，應(yīng)用于依據(jù)預(yù)定設(shè)計規(guī)則制成的待檢測芯片中過孔與導(dǎo)電層之間的短路檢測，其中，所述工藝控制監(jiān)控pcm器件包括：

設(shè)置有一個或多個第一過孔111以及設(shè)置有待檢測的第一引出端112的第一導(dǎo)電層11、設(shè)置有待檢測的第二引出端131的第二導(dǎo)電層13，以及設(shè)置于該第一導(dǎo)電層11與該第二導(dǎo)電層13之間的中間介質(zhì)層12，其中，該中間介質(zhì)層12開設(shè)有對應(yīng)插入每個第一過孔111內(nèi)部的第二過孔121，該第一導(dǎo)電層11設(shè)置于該中間介質(zhì)層12上且該第二導(dǎo)電層13設(shè)置于該中間介質(zhì)層12上填充該第二過孔121，

并且，該第一導(dǎo)電層11、該第二導(dǎo)電層13，該中間介質(zhì)層12，該第一過 孔111，該第二過孔121的結(jié)構(gòu)符合預(yù)定設(shè)計規(guī)則。

這里需要對第一導(dǎo)電層11及第二導(dǎo)電層13進行說明。此處的“第一和第二”不作為順序的限定；并且，此處的“第一和第二”也不作為pcm器件的導(dǎo)電層個數(shù)的限定，即該pcm器件的導(dǎo)電層的層數(shù)可以有兩層或多層；還有，此處的“第一和第二”也不作為該pcm器件的導(dǎo)電層的不同導(dǎo)電材料的限定，即該pcm器件的第一導(dǎo)電層11的材料可以為由單晶形成的多晶或金屬，第二導(dǎo)電層13的材料也可以為由單晶形成的多晶或金屬；此處的“第一和第二”是為了方便說明該pcm器件至少包括：本發(fā)明實施例中的兩種設(shè)計結(jié)構(gòu)不同的導(dǎo)電層。

還需要說明的是：一般半導(dǎo)體電路的過孔加工有兩種工藝：一種工藝是：對于大于0.5微米*0.5微米的預(yù)定設(shè)計規(guī)則的尺寸，該過孔多采用碗口加直徑刻蝕(碗口刻蝕的目的是為擴發(fā)金屬濺射到過孔的面積，容易讓金屬濺射到表面)的加工方法。該碗口加直徑的加工方法可以形成如圖1所示的中間介質(zhì)層12的第二過孔121的孔形為碗口加圓形直徑孔；另一種工藝是：對于小于或等于0.5微米*0.5微米的預(yù)定設(shè)計規(guī)則的尺寸，該過孔多采用直徑刻蝕(圓形的直徑刻蝕的目的是縮小多晶到多晶的間距，進而縮小芯片面積)的加工方法。該直徑刻蝕的加工方法可以形成如圖2所示的中間介質(zhì)層12的第二過孔121的孔形為圓形直徑孔。

上述預(yù)定設(shè)計規(guī)則一般規(guī)定了第一導(dǎo)電層11、中間介質(zhì)層12及第二導(dǎo)電層13的厚度和材料，和/或第一導(dǎo)電層11的第一過孔111及中間介質(zhì)層12的第二過孔121的孔形及大小等內(nèi)容。具體預(yù)定設(shè)計規(guī)則的尺寸是根據(jù)用戶需求及工藝需求進行決定。比如，如圖1所示的預(yù)定設(shè)計規(guī)則要求poly(polysilicon，多晶硅)厚度為0.35微米；ild(interlayerdielectric，內(nèi)層介電層)厚度為0.45微米；多晶的過孔的孔形為圓形孔，該圓形孔底的直徑為0.8微米；中間介質(zhì)層12的第二過孔121的孔形為碗口加圓形直徑孔，碗口的直徑為1.8微米，碗口刻蝕的深度為0.5微米；孔到多晶的距離為0.5微米。再比如，圖2所示，預(yù)定設(shè)計規(guī)則要求多晶層poly厚度為0.35微米；介質(zhì)層ild厚度為0.45微米；多晶的過孔的孔形及中間介質(zhì)層12的第二過孔121的孔形均為圓形孔，該圓形孔的直徑為0.5微米；孔到多晶的距離為0.4微米。優(yōu)選地，孔大小為 預(yù)定dr(designrules，設(shè)計規(guī)則)的孔大小、孔到多晶為預(yù)定dr要求的最小尺寸、孔矩陣中的多晶poly寬度為dr要求最小單晶poly寬度的2倍。通過預(yù)定設(shè)計規(guī)則設(shè)計尺寸，避免了由于多晶寬度較小，多晶本身斷裂而本身多晶層與金屬層就沒有電流的異常情況，提高了監(jiān)控的準(zhǔn)確性。當(dāng)然以上僅僅是舉例說明，其他任何可以實現(xiàn)本發(fā)明實施例的預(yù)定設(shè)計規(guī)則的尺寸，均屬于本發(fā)明實施例的保護范圍，在此不一一舉例。

本發(fā)明實施例中，通過pcm器件監(jiān)控第一導(dǎo)電層11的第一引出端112與第二導(dǎo)電層13的第二引出端131之間的電流或電壓，說明中間介質(zhì)層12的第二過孔121的刻蝕發(fā)生偏移或刻蝕時間過長，使得第一導(dǎo)電層11與第二導(dǎo)電層13經(jīng)中間介質(zhì)層12的第二過孔121連通，兩者之間存在短路，這樣可以通過檢測第一導(dǎo)電層11的第一引出端112及第二導(dǎo)電層13的第二引出端131，判斷存在過孔與第一導(dǎo)電層11之間存在短路，不僅操作簡單，而且可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的待檢測芯片檢測，提高了判斷過孔與第一導(dǎo)電層11之間存在短路的效率，也節(jié)約了成本。

優(yōu)選的，本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件中，該第一導(dǎo)電層11為具有多個單晶的多晶層或金屬層；該第二導(dǎo)電層13為具有多個單晶的多晶層或金屬層。

本發(fā)明實施例中，通過pcm監(jiān)控器件，可以直觀地監(jiān)控到中間介質(zhì)層12的第二過孔121與多晶層，或中間介質(zhì)層12的第二過孔121與金屬層之間存在工藝異常(具體的工藝異常包括：過孔刻蝕任何異常的偏移比如：x方向、y方向、旋轉(zhuǎn)、漲縮等偏移，均會引起過孔跟多晶的短路)，提高了產(chǎn)品異常分析的高效性及準(zhǔn)確性，也節(jié)約了成本。

優(yōu)選的，本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件中，在平行于該第一導(dǎo)電層11的截面上，所述第二過孔121到所述第一導(dǎo)電層11之間具有預(yù)設(shè)距離，其中，該預(yù)設(shè)距離大于或等于預(yù)定設(shè)計規(guī)則要求的最小值。即每個第二過孔121與每個第二過孔121所插入的第一過孔111處對應(yīng)的第一導(dǎo)電層11之間的預(yù)設(shè)距離。該最小值優(yōu)選為最小單晶的寬度。優(yōu)選pcm器件中多晶與多晶之間的寬度為預(yù)定設(shè)計規(guī)則要求的最小值的2倍數(shù)值。

本發(fā)明實施例中，由于第二過孔121到多晶的預(yù)設(shè)距離大于或等于預(yù)設(shè)設(shè) 計規(guī)則要求的最小值，多晶與多晶之間的寬度為預(yù)定設(shè)計規(guī)則要求的最小值的2倍數(shù)值，避免出現(xiàn)了由于多晶與多晶之間的寬度較小，多晶層本身易斷裂而導(dǎo)致監(jiān)控失效的問題，提高了監(jiān)控的準(zhǔn)確性。

其中，本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件中，在該pcm器件為多層導(dǎo)電層時，其中，該第一導(dǎo)電層11為中間層導(dǎo)電層，該第二導(dǎo)電層13為頂層或底層導(dǎo)電層；由于第一導(dǎo)電層11與第二導(dǎo)電層13的材料可以相同，第一導(dǎo)電層11與第二導(dǎo)電層13的材料也可以不同，說明對導(dǎo)向?qū)拥奈恢貌蛔鱿薅āＨ魏味鄬訉?dǎo)電層均屬于本發(fā)明實施例的保護范圍。

所述pcm器件還包括：第三導(dǎo)電層，所述第三導(dǎo)電層與所述第一導(dǎo)電層之間還設(shè)置有中間介質(zhì)層。其中，所述第三導(dǎo)電層也可以為具有多個單晶的多晶層或金屬層。該三導(dǎo)電層可以為中間層導(dǎo)電層，頂層或底層導(dǎo)電層，在此不作限定。該第三導(dǎo)電層是為了說明兩個導(dǎo)電層之間需要有中間介質(zhì)層，以確保整個芯片的正常使用，該處的“第三”不做個數(shù)及順序的限定。

本發(fā)明實施例中，所述pcm器件不僅可以應(yīng)用于兩層導(dǎo)電層的待檢測芯片，也可以應(yīng)用于大于兩層的多層導(dǎo)電層的待檢測芯片，擴大了對多種待檢測芯片的監(jiān)控應(yīng)用。

優(yōu)選的，本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件中，所述第一導(dǎo)電層11上開設(shè)的多個第一過孔111呈矩陣排列；對應(yīng)的所述中間介質(zhì)層12上開設(shè)的多個第二過孔121呈上述矩陣排列。由于該矩陣排列形式為多行多列，方便后續(xù)切割使用，而且該矩陣的行數(shù)與列數(shù)不做限定，可以是如圖3及圖4所示的4行4列，也可以是其他行數(shù)和列數(shù)，其他行數(shù)和列數(shù)均屬于本發(fā)明實施例的保護范圍，在此不一一舉例。

優(yōu)選的，本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件中，所述第一過孔111的形狀與所述第二過孔121的形狀相同。由于中間介質(zhì)層12的第二過孔121的孔形與第一導(dǎo)電層11的第一過孔111孔形相同，使得中間介質(zhì)層12的第二過孔121與該第一導(dǎo)電層11的第一過孔111的距離相等，均勻刻蝕過程易于控制，從而減少出現(xiàn)了過孔與第一導(dǎo)電層11之間存在短路的問題，提高了待檢測芯片的應(yīng)用性能。

本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件中，該第一過孔111和該第二過 孔121在平行于該第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀為圓形、四邊形或者六邊形。

具體的，該第一過孔111和該第二過孔121在平行于該第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀圓形，其中，該中間介質(zhì)層12的第二過孔121的孔徑小于該第一導(dǎo)電層11的第一過孔111的孔徑。由于該第一過孔111和該第二過孔121在平行于該第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀均為圓形，可以利用純直徑工藝完成圓形孔形的加工，不僅加工方便，而且由于純直徑加工的過孔的孔徑較小，可以縮小芯片的面積。在加工圓形的孔形過程中，由于純直徑刻蝕的孔深度較大，在孔刻蝕后，需要先覆蓋能力強的金屬塢填孔，然后濺射金屬。

本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件中，該第一過孔111和該第二過孔121在平行于該第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀為四邊形或六邊形；其中，該中間介質(zhì)層12的第二過孔121的孔截面面積小于該第一導(dǎo)電層11的第一過孔111的孔截面面積。通過該第一過孔111和該第二過孔121在平行于該第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀一致設(shè)置，可以直接刻蝕過孔，避免考慮太多不必要的因素，提高了刻蝕過孔的效率。本發(fā)明實施例的四邊形或六邊形僅僅是舉例說明，其他任何第一過孔111和第二過孔121在平行于第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀，均屬于本發(fā)明實施例的保護范圍，在此不一一舉例。

本發(fā)明實施例中，通過該第一過孔111和該第二過孔121在平行于該第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀均為四邊形或六邊形，該孔形具有很好的定位加工效果，提高了刻蝕過孔的效率；也由于該第一過孔111和該第二過孔121在平行于該第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀相同，避免出現(xiàn)了中間介質(zhì)層12的第二過孔121與該第一導(dǎo)電層11的第一過孔111的距離不等，使得刻蝕過程難以控制的問題，從而減少出現(xiàn)了過孔與第一導(dǎo)電層11之間存在短路的問題，提高了待檢測芯片的應(yīng)用性能。

本發(fā)明實施例的工藝控制監(jiān)控pcm器件中，該第一過孔111和該第二過孔121在垂直于該第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀呈階梯狀。該第一過孔111和該第二過孔121在垂直于該第一導(dǎo)電層11方向的截面形狀，對應(yīng)與待檢測芯片相同，該孔形也方便加工制造，刻蝕過孔易于控制，減少出現(xiàn)了過孔與第一導(dǎo)電層11之間存在短路的問題。

如圖5所示，本發(fā)明實施例的如上述的工藝控制監(jiān)控pcm器件的監(jiān)控方 法中，包括：

步驟501，該pcm器件的第一導(dǎo)電層11的第一引出端112與該pcm器件的第二導(dǎo)電層13的第二引出端131之間連接有檢測電路。

這里的檢測電路可以是外加的測量電流的電流表，或者外加的測量電壓的電壓表，任何可以檢測第一導(dǎo)電層11的第一引出端112與該pcm器件的第二導(dǎo)電層13的第二引出端131之間具有電流值或電壓值的器件，均屬于本發(fā)明實施例的保護范圍。

步驟502，檢測所述檢測電路上的電流值或電壓值，當(dāng)所述電量值或電壓值大于零時，確定中間介質(zhì)層12的至少一個第二過孔121與所述第一導(dǎo)電層11短路導(dǎo)通。

由于沒有故障的待檢測芯片存在的中間介質(zhì)層12會阻隔第一導(dǎo)電層11與第二導(dǎo)電層13的導(dǎo)通，因此待檢測芯片的電阻無限大，沒有電流，也沒有電壓。但只要待檢測芯片中的一個中間介質(zhì)層12的第二過孔121出現(xiàn)故障，則中間介質(zhì)層12使得第一導(dǎo)電層11與第二導(dǎo)電層13會短路導(dǎo)通，第一導(dǎo)電層11的第一引出端112與該pcm器件的第二導(dǎo)電層13的第二引出端131之間就會具有電流值或電壓值，因此通過檢測第一導(dǎo)電層11的第一引出端112與該pcm器件的第二導(dǎo)電層13的第二引出端131之間的電流值或電壓值，可以有效且直接判斷過孔與第一導(dǎo)電層11之間的短路。

本發(fā)明實施例中，通過pcm器件監(jiān)控第一導(dǎo)電層11的第一引出端112與第二導(dǎo)電層13的第二引出端131之間的電流或電壓，說明中間介質(zhì)層12的第二過孔121的刻蝕發(fā)生偏移或刻蝕時間過長，使得第一導(dǎo)電層11與第二導(dǎo)電層13經(jīng)中間介質(zhì)層12的第二過孔121連通，兩者之間存在短路，這樣可以通過檢測第一導(dǎo)電層11的第一引出端112及第二導(dǎo)電層13的第二引出端131，判斷存在過孔與第一導(dǎo)電層11之間存在短路，不僅操作簡單，而且可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的待檢測芯片檢測，提高了判斷過孔與第一導(dǎo)電層11之間存在短路的效率，也節(jié)約了成本。

需要說明的是，本發(fā)明提供的監(jiān)控方法是應(yīng)用上述監(jiān)控方法的方法，則上述監(jiān)控方法的所有實施例均適用于該方法，且均能達到相同或相似的有益效果。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。