CN102683324B

CN102683324B - 一种互连金属电容测试结构

Info

Publication number: CN102683324B
Application number: CN201110058951.0A
Authority: CN
Inventors: 赵芳芳; 沈良; 黄威森
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-03-11
Also published as: CN102683324A

Abstract

本发明涉及一种互连金属电容测试结构，该测试结构包括四个电容和四个焊垫，四个电容呈包含两行、两列的矩阵排列，四个电容的版图结构及尺寸完全相同，四个电容的上极板两两一组分别共同连接同一个焊垫，四个电容的下极板两两一组分别共同连接同一个焊垫，且如果两个电容的上极板共同连接一个焊垫，那么这两个电容的下极板就不能同时连接一个焊垫。矩阵的行间距和列间距与待测互连金属电容对之间的距离相等，因此可通过测量测试结构中的四个电容值来计算出待测互连金属电容之间不匹配度，因此本发明可以减少焊垫的数量，简化了不匹配度测试工艺，节省了晶圆的面积。本发明可广泛应用于互连金属电容的不匹配度测试过程中。

Description

一种互连金属电容测试结构

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，特别涉及一种用于测量互连金属电容不匹配度的测试结构。

背景技术

互连金属电容是利用半导体工艺制程中已有的互连金属线和互连金属层之间的介电层形成的。相对于传统的MIM（Metal-Insulator-Metal 金属-绝缘介质-金属）电容，互连金属电容可以减少至少一层掩膜层，因此可以降低生产成本，其在深亚微米集成电路中的应用已越来越广泛。但互连金属电容之间的不匹配问题也越来越引起业界的关注，尤其是在混合信号电路中，两个相同版图结构的互连金属电容之间的不匹配度过高将会导致电路失效，造成电路无法发挥原设计的水准。因此，测量互连金属电容之间的匹配度成为互连金属电容制程中的一个重要环节。现有的用于测量互连金属电容的测试结构主要包含有多个电容，电容之间的距离与待测互连金属电容之间的距离相等，各电容的上、下极板上分别连接有焊垫，通过连接各电容的上、下极板的焊垫来测量电容值，再利用电容值计算得出任意两个电容之间的不匹配度，即待测互连金属电容之间的不匹配度。其中，电容和电容的不匹配度计算公式为：

目前在各规格制程中均采用上述方法测试互连金属电容的不匹配度。由于将一对待测电容的极板分别连接焊垫，也就是说，如果测量n个电容值，则将待测电容的极板连接2n个焊垫。因此每连接一个焊垫都要制作版图，工艺较为繁琐，并且焊垫数量较多造成晶圆面积的浪费。

因此，需要一种使用简便且节省晶圆面积的用于测量互连金属电容不匹配度的测试结构。

发明内容

本发明提供一种结构简单、使用方便的互连金属电容测试结构。

一种互连金属电容测试结构，其特征在于所述结构包括：呈矩阵排列的第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容与所述第二电容的上极板连接至第一焊垫，所述第一电容与所述第三电容的下极板连接至第三焊垫，所述第三电容与所述第四电容的上极板连接至第二焊垫，所述第二电容与所述第四电容的下极板连接至第四焊垫。

根据本发明的另一方面，所述第一电容和第二电容位于同一行、第三电容和第四电容位于同一行。

根据本发明的另一方面，所述第一电容和第二电容位于同一列、第三电容和第四电容位于同一列。

根据本发明的另一方面，所述矩阵各行之间的距离和各列之间的距离分别与待测互连金属电容之间的距离相等。

根据本发明的另一方面，所述第一电容、第二电容、第三电容和第四电容的版图结构相同。

根据本发明的另一方面，所述电容通过金属线连接至所述焊垫。

根据本发明的另一方面，所述电容和所述焊垫的材料为铜。

本发明的互连金属电容测试结构包括四个电容和四个焊垫，其中四个电容的上极板两两一组分别共同连接第一焊垫和第二焊垫，四个电容的下极板两两一组分别共同连接第三焊垫和第四焊垫，四个电容之间的距离与待测互连金属电容之间的距离对应，因此可通过测量四个电容值进而计算得出待测金属电容之间不匹配度，上述测试结构与现有测试结构相比减少了与电容连接的焊垫的数量，节省了晶圆的面积。本发明的互连金属电容的测试结构可以广泛应用于各种互连金属电容不匹配度测试中。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1是根据本发明的一个实施方式的互连金属电容测试结构的俯视示意图；

图2是根据本发明的另一实施方式的互连金属电容测试结构的俯视示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便说明本发明的测试结构的形状、构造以及如何利用本发明的测试结构得出互连金属电容的不匹配度。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

如图1所示，本发明的互连金属电容测试结构100包括第一电容101、第二电容102、第三电容103和第四电容104。其中，第一电容101、第二电容102、第三电容103和第四电容104的版图结构和尺寸规格完全相同，第一电容101、第二电容102、第三电容103和第四电容104的下极板均位于嵌有互连金属线的第一金属互连层中，所述第一金属互连层上依次形成有介质层和嵌有互连金属线的第二金属互连层，第一电容101、第二电容102、第三电容103和第四电容104的上极板均位于所述第二金属互连层中。第一电容101、第二电容102、第三电容103和第四电容104呈矩阵排列，也就是说，第一电容101、第二电容102组成矩阵中的第一行，第三电容103、第四电容104组成矩阵中的第二行，第一电容101、第三电容103组成矩阵中的第一列，第二电容102、第四电容104组成矩阵中的第二列，所述第一行与第二行之间的距离以及第一列与第二列之间的距离分别等于待测互连金属电容之间的距离，即：若待测互连金属电容之间的距离值是L₁，则可以使矩阵中第一行与第二行之间的距离值为L₁，也可以使矩阵中第一列与第二列之间的距离值是L₁，若待测互连金属电容之间的另外一个距离值是L₂，则可以使矩阵中两行之间或者两列之间的距离值是L₂。

互连金属电容测试结构100还包括第一焊垫105、第二焊垫106、第三焊垫107和第四焊垫108，其中，第一电容101、第二电容102的上极板通过同一条金属线连接至第一焊垫105，第三电容103、第四电容104的上极板通过同一条金属线连接至第二焊垫106，也就是说，第一焊垫105和第二焊垫106均位于所述第二金属互连层中。第一电容101、第三电容103的下极板通过同一条金属线连接至第三焊垫107，第二电容102、第四电容108的下极板通过同一条金属线连接至第四焊垫108，也就是说，第三焊垫107和第四焊垫108均位于所述第一金属互连层中。

第一焊垫105、第二焊垫106、第三焊垫107和第四焊垫108与第一电容101、第二电容102、第三电容103、第四电容104之间的连接关系并不限定为如上所述，具体连接方式还可以为：如图2所示，第一电容101、第三电容103的上极板连接第一焊垫105，第二电容102、第四电容104的上极板连接第二焊垫106，第一电容101、第二电容102的下极板连接第三焊垫107，第三电容103、第四电容104的下极板连接第四焊垫108。本发明对焊垫与电容之间的连接关系不作限定，但是电容与焊垫之间的连接关系须满足：四个电容的上极板两两一组分别共同连接一个焊垫，四个电容的下极板两两一组分别共同连接一个焊垫，如果两个电容的上极板同时连接一个焊垫，那么这两个电容的下极板不能同时连接一个焊垫。

下面来说明如何利用本发明的互连金属电容测试结构来进行不匹配度测试。

本实施例以下列测试结构为例，但并不代表对本发明的测试结构使用方法的限定，本领域技术人员可以理解的是，测试结构的形式还可以作其他变换。测试结构包括第一电容101与第二电容102组成矩阵中的第一行，第三电容103与第四电容104组成矩阵中的第二行，第一电容101与第三电容103组成矩阵中的第一列，第二电容102与第四电容104组成矩阵中的第二列，四个电容的上极板分为两个一组，各组分别共同连接一个焊垫，四个电容的下极板分为两个一组，各组分别共同连接一个焊垫。

如果待测互连金属电容之间的距离与第一电容101和第二电容102之间的距离相等，则对第一电容101和第二电容102之间的不匹配度进行检测。通过连接在第一电容101上极板和下极板的焊垫测出第一电容101的电容值，通过连接在第二电容102上极板和下极板的焊垫可以检测得出第二电容102的电容值，再利用不匹配度计算公式计算得出第一电容101和第二电容102之间的不匹配度，即可得出与第一电容101和第二电容102等间距的待测互连金属电容之间的不匹配度。

由于第一电容与第二电容之间的距离和第三电容与第四电容之间的距离相等，因此还可以通过测量第三电容与第四电容之间的不匹配度进而得到相同的结果。

本发明的互连金属电容的测试结构包括四个电容和四个焊垫，四个电容呈包括有两行、两列的矩阵排列，四个电容的上极板两个一组，各组的两个上极板共同连接同一个焊垫，四个电容的下极板两个一组，各组的两个下极板共同连接同一个焊垫，且如果两个电容的上极板共同连接一个焊垫，那么这两个电容的下极板就不能同时连接一个焊垫。矩阵的行间距和列间距与待测互连金属电容对之间的距离相等，因此可通过测量测试结构中的四个电容值来计算出待测互连金属电容之间不匹配度，由于现有的测试结构中的四个电容须连接八个焊垫才能测出各个电容值，进而测出四个电容之间的不匹配度，因此本发明可以减少焊垫的数量，简化了不匹配度测试工艺，节省了晶圆的面积。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种用于测量互连金属电容不匹配度的测试结构，其特征在于，所述结构包括：呈矩阵排列的第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容与所述第二电容的上极板连接至第一焊垫，所述第一电容与所述第三电容的下极板连接至第三焊垫，所述第三电容与所述第四电容的上极板连接至第二焊垫，所述第二电容与所述第四电容的下极板连接至第四焊垫，所述矩阵各行之间的距离和各列之间的距离分别与待测互连金属电容之间的距离相等，所述电容通过金属线直接连接至所述焊垫。

2.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一电容和第二电容位于同一行、第三电容和第四电容位于同一行。

3.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一电容和第二电容位于同一列、第三电容和第四电容位于同一列。

4.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一电容、第二电容、第三电容和第四电容的版图结构相同。

5.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述电容和所述焊垫的材料为铜。