CN100452391C - 半导体对准测试结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体对准测试结构，填充有金属的通孔与被测结构的下层铝层相互接触，通孔与被测结构的上层铝层之间存在偏移L，还包括探头，测试被测结构上下层铝层之间的电流，该电流在上下层铝层之间偏移大于1/2L时为通路，在上下层铝层之间偏移小于1/2L时为0。本发明一种半导体对准测试结构，通孔和上层铝之间不相互接触，当存在超出范围的偏移时，探头之间即产生电流，从而可以更准确的进行对准测试。本发明可以用于对准监控，并且比已有技术的结构更紧凑，同时具有更高的灵敏度。

Description

半导体对准测试结构
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种半导体对准测试结构。
背景技术
钨栓和栅极或者金属层之间的对准问题在亚微米电子技术，尤其是90nm技术中日益重要。图1为已有技术中常用的测试图形。如图1所示，测试图形对钨栓和栅极或者金属层之间进行微小的错位，然后进行电性能的测量。即使有一些对准的错位，但电性能的测量也很难反映出来，而微小的错位对于90nm的器件特性也会有很大的影响。针对目前流行的监控对准问题图形不敏感，而亚微米电子技术对对准要求越来越高的情况下，已有的对准结构越来越不能满足半导体结构所需要的精确性。
图2、图3为已有技术中测试工作原理示意图。如图2、图3所示，当在探头1与探头2之间或者在探头3与探头4间加上偏置电压时，在第2层铝与第一层通孔间对位正常的情况下，第1层铝与第层2铝间通过第一层通孔的连接，处于导通状态，可测到电流值。当第2层铝与第一层通孔间对位有偏移时，接触电阻值增大，并且随着偏移量增大，电阻值逐渐增大，电流值逐渐减小，当偏移量超过一定范围的情况下，第1层铝和第2层铝之间断开，测量不到电流。
已有技术中，填充有金属的通孔与被测结构的下层铝层相互接触，并且通孔与被测结构的上层铝层相互接触，当被测量的上层铝与通孔对准时，上层铝与下层铝通过通孔导通，电流值最大，当上层铝与通孔的偏移越来越大，电流值经过从大到小直到无电流。在这个量变的过程，电流大小变动的范围比较大，很难准确的确定判断对位偏移是否符合要求的标准电流。同时受测定仪器的影响，不同仪器量出的电流值有误差。因此用这种方法量测线宽为90nm及90nm以下的产品精度不够。同时，该测试图形虽然比较简单，但需要大量这样的单元测试图形来测量不同层间的对位，占用芯片的面积大，也越来越不适应芯片面积缩小的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体对准测试结构，可以用于对准监控，并且比已有技术的结构更紧凑，同时具有更高的灵敏度。
为解决上述技术问题，本发明一种半导体对准测试结构的技术方案是，填充有金属的通孔与被测结构的下层铝层相互接触，通孔与被测结构的上层铝层之间存在偏移L，还包括探头，测试被测结构上下层铝层之间的电流，该电流在上下层铝层之间偏移大于1/2L时为通路，在上下层铝层之间偏移小于1/2L时为0。
本发明一种半导体对准测试结构通过改变测试结构，使填充有金属的通孔与被测结构的下层铝层相互接触，当被测结构符合所要求的偏移量时，上下铝层断开，探头测试到电流为0，当被测结构不符合所要求的偏移量时，上下铝层导通，探头测试到有电流存在，本发明测试结构只需一种图形就可以进行90nm以下的器件的对准测试，而且结构紧凑，测试准确度高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为已有技术中常用的测试图形；
图2、图3为已有技术中测试工作原理示意图；
图4为本发明半导体对准测试结构整体结构示意图；
图5为本发明第1层铝结构示意图；
图6为本发明第一层通孔结构示意图；
图7为本发明第1层铝和第一层通孔叠加结构示意图；
图8为本发明第2层铝结构示意图；
图9为本发明第二层通孔结构示意图；
图10为本发明第2层铝和第一层通孔叠加结构示意图；
图11为本发明第2层铝和第二层通孔叠加结构示意图；
图12为本发明实施例整体结构示意图。
具体实施方式
本发明一种半导体对准测试结构，填充有金属的通孔与被测结构的下层铝层相互接触，通孔与被测结构的上层铝层之间存在偏移。所述通孔与被测结构的上层铝层之间存在偏移数值可变，在孔径尺寸的三分之一到二十分之一之间。。其中通孔孔径尺寸小于0.35um，线宽尺寸小于0.5um。
图4为本发明半导体对准测试结构整体结构示意图。如图4所示，该测试结构分为四层，层层叠加。图5为本发明第1层铝结构示意图，图6为本发明第一层通孔结构示意图，如图5、图6所示，填充有金属的第一层通孔和第一层铝层相互连接。图7为本发明第1层铝和第一层通孔叠加结构示意图，即图5和图6叠加示意图，如图7所示，其中第一层通孔和第一层铝相互接触。图8为本发明第2层铝结构示意图，图9为本发明第二层通孔结构示意图，如图8、图9所示，本发明测试结构第二层铝相对第一层通孔之间不相互接触，并且有位移量为L的偏移。图10为本发明第2层铝和第一层通孔叠加结构示意图，图11为本发明第2层铝和第二层通孔叠加结构示意图。上述四层图形结构组成本发明测试结构。
图12为本发明实施例整体结构示意图，填充有金属的通孔与被测结构的下层铝层相互接触，通孔与被测结构的上层铝层之间存在偏移L，根据实际线宽可以容许的偏移量，可以变化L的大小。如图12所示，当第二层铝对第一层通孔在任何方向均没有偏移或偏移量小于1/2L时，所有第二层铝的线与图中的第一层通孔的八个通孔，通孔1、通孔2……通孔8都处于断开状态，所以当用探针台量测探头1和探头3之间的电流、探头1和探头5之间的电流、探头2和探头4之间的电流以及探头2和探头6之间的电流时，没有电流流通，电流值为0。当第二层铝向上偏移1/2L时，探头1连接的第二层铝与第一层通孔中的通孔1接触，通过下面的第一层铝与探头3连接的第二层铝导通，此时量测探头1和探头3之间的电流，有电流值流过。当第二层铝向下偏移1/2L时，探头2连接的第二层铝与第一层通孔中的通孔4接触，通过下面的第一层铝与探头4连接的第二层铝导通，此时测量探头2和探头4之间的电流，有电流值。当第二层铝向左偏移1/2L时，探头2连接的第二层铝与第一层通孔中的通孔8相接触，通过下面的第一层铝与探头6连接的第二层铝导通，此时测量探头2和探头6之间的电流，有电流值。当第二层铝向右偏移1/2L时，探头1连接的第二层铝与第一层通孔中的通孔5相接触，通过下面的第一层铝与探头5连接的第二层铝导通，此时测量探头1和探头5之间的电流时，有电流值。
利用本发明的半导体对准测试结构进行测试，得到电性能测试与对准偏移真值表，如下表所示。
  1-3   1-5   2-4   2-6   偏移结果
  1   o   o   o   o   没有偏移
  2   s   o   o   o   向上1/2
  3   o   s   o   o   向右1/2
  4   o   o   s   o   向下1/2
  5   o   o   o   s   向左1/2
  6   o   o   s   s   左下1/2
  7   o   s   s   o   右下1/2
  8   s   s   o   o   右上1/2
  9   s   o   o   s   左上1/2
其中，O代表断路；S代表通路。
从表中可以看出，当探头1和探头3之间，探头1和探头5之间，探头2和探头4之间，以及探头2和探头6之间电流的测试结果分别是断路、断路、断路、断路时，则偏移的结果就是上表中的1，没有偏移；当探头1和探头3之间，探头1和探头5之间，探头2和探头4之间，以及探头2和探头6之间电流的测试结果分别是通路、断路、断路、断路时，则偏移的结果就是上表中的2，向上偏移1/2L；当探头1和探头3之间，探头1和探头5之间，探头2和探头4之间，以及探头2和探头6之间电流的测试结果分别是断路、通路、断路、断路时，则偏移的结果就是上表中的3，向右偏移1/2L；当探头1和探头3之间，探头1和探头5之间，探头2和探头4之间，以及探头2和探头6之间电流的测试结果分别是断路、断路、通路、断路时，则偏移的结果就是上表中的4，向下偏移1/2L；当探头1和探头3之间，探头1和探头5之间，探头2和探头4之间，以及探头2和探头6之间电流的测试结果分别是断路、断路、断路、通路时，则偏移的结果就是上表中的5，向左偏移1/2L；当探头1和探头3之间，探头1和探头5之间，探头2和探头4之间，以及探头2和探头6之间电流的测试结果分别是断路、断路、通路、通路时，则偏移的结果就是上表中的6，向左下偏移1/2L；当探头1和探头3之间，探头1和探头5之间，探头2和探头4之间，以及探头2和探头6之间电流的测试结果分别是断路、通路、通路、断路时，则偏移的结果就是上表中的7，向右下偏移1/2L；当探头1和探头3之间，探头1和探头5之间，探头2和探头4之间，以及探头2和探头6之间电流的测试结果分别是通路、通路、断路、断路时，则偏移的结果就是上表中的8，向右上偏移1/2L；当探头1和探头3之间，探头1和探头5之间，探头2和探头4之间，以及探头2和探头6之间电流的测试结果分别是通路、断路、断路、通路时，则偏移的结果就是上表中的9，向左上偏移1/2L。
由上述可见，利用本发明测试结构进行测试时，当偏移小于1/2L时，即为断路，电流值为0，当偏移大于1/2L时，即为通路，可判定对位不合格。这使得本发明对于判断对位是否符合要求非常容易进行，根据实际线宽可以容许的偏移量，可以变化L的大小。
本发明一种半导体对准测试结构，通孔和上层铝层之间存在一定的位移并相互断开，当测到探头之间不存在电流时说明对位符合要求，当探头之间导通，则说明对位不符合要求，因此本发明可以更精确的对90nm及以下结构测试对位是否符合要求，而且只需一种图形就可以进行90nm的器件的对准测试，且结构紧凑，测试准确度高。本发明的半导体对准测试结构还具有如下优点：1，结构简单，只需要一种图形；2，能通过测试知道对准的错位的量的大小；3，可广泛用于各种亚微米电子技术中的孔对准。

Claims (3)

1.一种半导体对准测试结构，其特征在于，填充有金属的通孔与被测结构的下层铝层相互接触，通孔与被测结构的上层铝层之间存在偏移L，还包括探头，测试被测结构上下层铝层之间的电流，该电流在上下层铝层之间偏移大于1/2L时为通路，在上下层铝层之间偏移小于1/2L时为0。
2.根据权利要求1所述的半导体对准测试结构，其特征在于，其中通孔孔径尺寸小于0.35um，线宽尺寸小于0.5um。
3.根据权利要求1所述的半导体对准测试结构，其特征在于，通孔与被测结构的上层铝层之间存在偏移数值在孔径尺寸的三分之一到二十分之一之间。
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