一種金屬互連可靠性的檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種金屬互連可靠性的檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路性能的提高主要是通過(guò)不斷縮小集成電路器件的尺寸以及提高它的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前，當(dāng)追求高器件密度、高性能和低成本的半導(dǎo)體工業(yè)進(jìn)入到納米技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)時(shí)，給制造和設(shè)計(jì)等諸多方面帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。
[0003]伴隨超大規(guī)模集成電路(UltraLarge Scale Integrated circuit, ULSI)尺寸的不斷縮小，半導(dǎo)體器件中介電層的尺寸也不斷縮小，以獲得更高的性能，當(dāng)在器件上施加恒定的電壓，使器件處于應(yīng)力狀態(tài)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，介電層就會(huì)擊穿，這期間經(jīng)歷的時(shí)間就是介電層在該條件下的壽命，也就是一般所說(shuō)的與時(shí)間相關(guān)電介質(zhì)擊穿(time dependentdielectric breakdown, TDDB),所述TDDB是衡量所述介電層可靠性的關(guān)鍵因素之一。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中金屬層-氧化物-金屬層電容結(jié)構(gòu)(metal oxide metal cap)通常用來(lái)評(píng)價(jià)器件后段制程(BEOL)中介電層(ILD)的可靠性，如圖1a和Ib所示，其分別用來(lái)評(píng)價(jià)線間(inter-line)介電層(圖1a)以及層間(inter-level)(圖1b)介電層的可靠性,所述檢測(cè)結(jié)構(gòu)雖然能夠很好地檢測(cè)介電層的可靠性，但是不能評(píng)價(jià)介電層中通孔的可靠性，特別是當(dāng)所述通孔出現(xiàn)過(guò)蝕刻(Via over etch)現(xiàn)象時(shí),如圖1c所示,很容易和下層的金屬層形成電連接，造成器件性能的下降或者是失效。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)中雖然有金屬層-氧化物-金屬層電容結(jié)構(gòu)(metal oxide metalcap)的檢測(cè)結(jié)構(gòu)，但是所述檢測(cè)結(jié)構(gòu)存在很多弊端，例如不能對(duì)通孔的可靠性進(jìn)行檢測(cè)，所以需要對(duì)所述檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以便消除上述弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0007]本發(fā)明為了克服目前存在問(wèn)題，提供了一種金屬互連可靠性的檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括彼此相連的金屬層-氧化物-金屬層電容結(jié)構(gòu)和二極管結(jié)構(gòu)；
[0008]其中，所述金屬層-氧化物-金屬層電容結(jié)構(gòu)包括由多個(gè)金屬層和通孔交替層疊構(gòu)成的第一結(jié)構(gòu)單元、第二結(jié)構(gòu)單元和第三結(jié)構(gòu)單元，以及位于所述結(jié)構(gòu)單元之間的氧化物介電層，其中所述第一結(jié)構(gòu)單元和所述第二結(jié)構(gòu)單元以及位于兩者之間的氧化物介電層構(gòu)成用來(lái)檢測(cè)所述介電層的可靠性的金屬層-氧化物-金屬層電容結(jié)構(gòu)，所述第二結(jié)構(gòu)單元和所述第三結(jié)構(gòu)單元以及位于兩者之間的氧化物介電層構(gòu)成用來(lái)檢測(cè)所述第二結(jié)構(gòu)單元中的通孔可靠性的金屬層-氧化物-金屬層電容結(jié)構(gòu)；
[0009]所述二極管結(jié)構(gòu)的正極與所述第一結(jié)構(gòu)單元相連，所述二極管的負(fù)極與所述第三結(jié)構(gòu)單元相連。
[0010]作為優(yōu)選，在所述金屬層-氧化物-金屬層電容結(jié)構(gòu)中，位于同一層的所述用來(lái)檢測(cè)所述介電層可靠性的金屬層分別連接于沿與所述金屬層延伸方向相垂直的方向上延伸的連接線，從而構(gòu)成平面梳狀結(jié)構(gòu)，其中位于同一層的所述金屬層形成為若干間隔設(shè)置的梳齒。
[0011 ] 作為優(yōu)選，在所述第三結(jié)構(gòu)單元中，所述若干金屬層從下往上長(zhǎng)度依次減小，形成臺(tái)階形結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)階形結(jié)構(gòu)的邊緣通過(guò)所述通孔連接。
[0012]作為優(yōu)選，所述第二結(jié)構(gòu)單元包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分位于靠近所述第一結(jié)構(gòu)單元的一側(cè)，該側(cè)的所述金屬層長(zhǎng)短交替設(shè)置，與所述第一結(jié)構(gòu)單元中的金屬層上下相互交錯(cuò)，構(gòu)成用來(lái)檢測(cè)所述介電層的可靠性的所述金屬層-氧化物-金屬層電容結(jié)構(gòu)；
[0013]所述第二部分位于靠近所述第三結(jié)構(gòu)單元的一側(cè)，該側(cè)的所述金屬層從下往上呈與所述第三結(jié)構(gòu)單元相匹配的倒臺(tái)階形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成用來(lái)檢測(cè)所述各通孔可靠性的金屬層-氧化物-金屬層電容結(jié)構(gòu)，所述倒臺(tái)階形結(jié)構(gòu)中的各通孔位于所述第三結(jié)構(gòu)單元中各金屬層的上方。
[0014]進(jìn)一步，所述第一部分中各金屬層之間形成有通孔，所述通孔形成通孔連接陣列，用于連接；
[0015]所述倒臺(tái)階形結(jié)構(gòu)中的各通孔形成通孔測(cè)試陣列，用于檢測(cè)通孔互連的可靠性。
[0016]作為優(yōu)選，所述第一結(jié)構(gòu)單元中的通孔和所述通孔連接陣列中的通孔之間距離為10?100um ;所述通孔連接陣列中的通孔和所述通孔測(cè)試陣列中的通孔之間距離為I?10um0
[0017]作為優(yōu)選，在所述第一結(jié)構(gòu)單元中，所述金屬層從下往上由長(zhǎng)度較短的金屬層和長(zhǎng)度較長(zhǎng)的金屬層交替設(shè)置，與所述第二結(jié)構(gòu)單元中的各金屬層上下相互交錯(cuò)。
[0018]作為優(yōu)選，所述測(cè)試結(jié)構(gòu)還包括第一測(cè)試終端、第二測(cè)試終端和第三測(cè)試終端，分別與所述第一結(jié)構(gòu)單元、所述第二結(jié)構(gòu)單元和所述第三結(jié)構(gòu)單元相連接。
[0019]作為優(yōu)選，所述二極管選用肖特基勢(shì)壘二極管。
[0020]本發(fā)明還提供了一種基于所述檢測(cè)結(jié)構(gòu)的測(cè)試方法，包括:
[0021]步驟:在所述第一結(jié)構(gòu)單元和所述第二結(jié)構(gòu)單元上施加應(yīng)力，所述第三結(jié)構(gòu)單元浮置，所述二極管結(jié)構(gòu)導(dǎo)通，施加應(yīng)力至所述介電層被擊穿；
[0022]步驟:測(cè)量所述第二結(jié)構(gòu)單元和所述第三結(jié)構(gòu)單元之間的漏電流，以測(cè)試所述介電層的可靠性和所述通孔的可靠性。
[0023]作為優(yōu)選，在所述步驟中:
[0024]若所述漏電流較高，所述通孔存在過(guò)蝕刻問(wèn)題；
[0025]若所述漏電流較低，所述介電層存在問(wèn)題。
[0026]本發(fā)明所述檢測(cè)結(jié)構(gòu)改變了現(xiàn)有技術(shù)中的MOM結(jié)構(gòu)，將所述MOM結(jié)構(gòu)分成3個(gè)不同形態(tài)的結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)所述設(shè)置不僅可以測(cè)試介電層的可靠性，例如層間介電層、線間介電層，還可以測(cè)試所述金屬互連結(jié)構(gòu)中通孔的可靠性，以提高所述檢測(cè)結(jié)構(gòu)的效率和準(zhǔn)確性。
[0027]所述檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作原理為:在所述第一結(jié)構(gòu)單元和所述第二結(jié)構(gòu)單元上施加應(yīng)力，所述檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于應(yīng)力狀態(tài)，所述第三結(jié)構(gòu)單元浮置，所述二極管結(jié)構(gòu)導(dǎo)通，施加應(yīng)力至所述介電層被擊穿，測(cè)試所述介電層的可靠性；在施加應(yīng)力之后，所述檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于測(cè)試狀態(tài)，所述二極管結(jié)構(gòu)斷開(kāi)，測(cè)試所述第二結(jié)構(gòu)單元和所述第三結(jié)構(gòu)單元之間的漏電流，測(cè)試所述通孔的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0028]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0029]圖1a-1b為現(xiàn)有技術(shù)中MOM檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖1c為現(xiàn)有技術(shù)中MOM檢測(cè)結(jié)構(gòu)中的通孔出現(xiàn)過(guò)蝕刻現(xiàn)象時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2a_2b為本發(fā)明一具體地實(shí)施方式中MOM檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2c為本發(fā)明一具體地實(shí)施方式中MOM檢測(cè)結(jié)構(gòu)中的通孔出現(xiàn)過(guò)蝕刻現(xiàn)象時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0034]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開(kāi)徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0035]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接至『或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)印?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0036]空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述