CN204271045U - Imd测量电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种IMD测量电路结构，包括：平行设置的第一测量板、第二测量板、第三测量板，所述第一测量板连接若干第一通孔测试结构，所述第二测量板连接若干第二通孔测试结构，所述第三测量板连接若干第三通孔测试结构，所述第三测量板与所述第二测量板之间连接一二极管，所述第一测量板、第二测量板、第三测量板、第一通孔测试结构、第二通孔测试结构、第三通孔测试结构通过一介质层进行电性隔离。对一体化刻蚀工艺中的正常大小的通孔和大通孔同时进行IMD性能测试，降低了一体化刻蚀工艺中大通孔所引起的稳定性的风险。

Description

IMD测量电路结构

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术，尤其是一种IMD(Inter Metal Dielectric(金属线层间介质层)测量电路结构。

背景技术

Low-k(低介电常数)材料(k<3.0)由于其固有的低介电系数，可产生较低的电容值(C)，因而已经被广泛的应用于半导体制造领域，如作为填充于金属线层(包括互联线(interconnect)、通孔(via))间的介质层材料。所以，在BEOL(Back End of Line，后段工艺)采用Low-k材料制成的介质层(如互联线之间的介质层、互联线与通孔之间的介质层、通孔与通孔之间的介质层等)，其击穿电压(Vbd，Voltage Breakdown)会明显降低，特别是其TDDB(TimeDependent Dielectric Breakdown，介质层经时击穿效应)更会显著下降，这就对BEOL的工艺的可靠性提出了更高的要求，对BEOL制造的电路结构的性能进行测试也变得至关重要。

如图1所示，通孔对通孔的IMD测试结构是BEOL中常用的一种测试结构，现有的通孔对通孔结构包括并列设置的第一测量板101和第二测量板102；其中，第一测量板101和第二测量板102分别连接若干由上层金属线层103、通孔104和下层金属线层105组合在一起的第一通孔测试结构，该通孔测试接着中，上层金属线层103和下层金属线层105之间有一定间隔，并且上层金属线层103和下层金属线层105通过多个通孔104连接；图1所示为俯视图，从图1中所看到的是重叠在一起的上层金属线层103和下层金属线层105；与第一测量板101连接的第一通孔测试结构和与第二测量板102连接的第一通孔测试结构之间相互穿插且相互平行，第一通孔测试结构呈齿状分布；与第一测量板101连接的第一通孔测试结构不与所述第二测量板102连接，与第二测量板102连接的第一通孔测试结构不与所述第一测量板101连接；该结构中，位于与第一测量板101相连接的第一通孔测试结构中的通孔104和位于与第二测量板102相连接的第一通孔测试结构中的通孔104相互平行离子第一通孔测试结构之间填充有Low-k材料的介质层（图1中未示出），使得通孔之间被Low-k材料填充。这样，通过在第一测量板101和第二测量板102上施加电压后，便可以测量与通孔对通孔结构相关的IMD的击穿性质。在上述通孔对通孔的IMD测试结构中，如图2所示，与所述通孔104相连接的上层金属线层103和下层金属线层105宽度相等，所述通孔为一正常大小的通孔，所述通孔连接下层金属线层的一端的宽度小于所述下层金属线层的宽度。

目前，为了得到更好的稳定性，BEOL工艺采用一体化刻蚀工艺。而在一体化刻蚀工艺中，与通孔相连接的上层金属线层的宽度往往要大于下层金属线层的宽度，从而使得通孔的尺寸变大，使得通孔连接下层金属线层的一端的宽度大于所述下层金属线层的宽度，增大了稳定性的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种IMD测量电路结构，以降低一体化BEOL工艺中稳定性的风险。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种IMD测量电路结构，包括：平行设置的第一测量板、第二测量板、第三测量板，所述第一测量板连接若干第一通孔测试结构，所述第二测量板连接若干第二通孔测试结构，所述第三测量板连接若干第三通孔测试结构，所述第三测量板与所述第二测量板之间连接一二极管，所述第一测量板、第二测量板、第三测量板、第一通孔测试结构、第二通孔测试结构、第三通孔测试结构通过一介质层进行电性隔离；

所述第一通孔测试结构包括第一上层金属线层、第一下层金属线层及连接所述第一上层金属线层和第一下层金属线层的第一通孔；

所述第二通孔测试结构包括第二上层金属线层、第二下层金属线层及连接所述第二上层金属线层和第二下层金属线层的第二通孔；

所述第三通孔测试结构包括第三上层金属线层、第三下层金属线层及连接所述第三上层金属线层和第三下层金属线层的第三通孔，所述第三上层金属线层的宽度大于所述第三下层金属线层的宽度；

所述第一上层金属线层、所述第二上层金属线层及所述第三下层金属线层位于同一金属层，所述第一下层金属线层与所述第二下层金属线层位于同一金属层。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，所述第三上层金属线层的宽度为所述第三下层金属线层宽度的2～20倍。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，所述第一通孔的侧切面为梯形，所述第一通孔连接所述第一上层金属线层的一端的宽度大于连接所述第一下层金属线层的一端的宽度。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，所述第二通孔的侧切面为梯形，所述第二通孔连接所述第二上层金属线层的一端的宽度大于连接所述第二下层金属线层的一端的宽度。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，所述第三通孔的侧切面为梯形，所述第三通孔连接所述第三上层金属线层的一端的宽度大于连接所述第三下层金属线层的一端的宽度。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，所述二极管的正极与所述第三测量板连接，所述二极管的负极与所述第二测量板连接。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，所述第一上层金属线层的宽度与所述第一下层金属线层的宽度相等，所述第一上层金属线层位于所述第一下层金属线层的正上方。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，所述第二上层金属线层的宽度与所述第二下层金属线层的宽度相等，所述第二上层金属线层位于所述第二下层金属线层的正上方。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，所述第一测量板包括第一上层测量板和第一下层测量板，所述第一上层测量板与所述第一上层金属线层连接，所述第一下层测量板与所述第一下层金属线层连接，所述第一上层测量板位于所述第一下层测量板的正上方。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，所述第二测量板包括第二上层测量板和第二下层测量板，所述第二上层测量板与所述第二上层金属线层连接，所述第二下层测量板与所述第二下层金属线层连接，所述第二上层测量板位于第二下层测量板的正上方。

优选的，在上述的IMD测量电路结构中，至少有一个所述第一通孔测量结构位于一个所述第二通孔测量结构的邻侧，至少有一个所述第一通孔测量结构位于一个所述第三通孔测量结构的邻侧。

在本实用新型提供的IMD测量电路结构中，所述第一通孔连接所述第一下层金属线层一端的宽度小于所述第一下层金属线层的宽度，所述第二通孔连接所述第二下层金属线层一端的宽度小于所述第二下层金属线层的宽度，所述第三上层金属线层的宽度大于所述第三下层金属线层的宽度，所述第三通孔连接所述第三下层金属线层一端的宽度大于所述第三下层金属线层的宽度，对一体化刻蚀工艺中的正常大小的第一通孔和第二通孔以及较大的第三通孔同时进行IMD性能测试，降低了一体化刻蚀工艺中大通孔所引起的稳定性的风险。

附图说明

图1为现有技术中通孔对通孔结构的IMD测试的图形结构俯视示意图；

图2为图1中沿A-A’的剖视图；

图3为本实用新型实施例中IMD测试的图形结构俯视示意图；

图4为图3中沿B-B’的剖视图；

图中，101-第一测量板；102-第二测量板；103-上层金属线层；104-通孔；105-下层金属线层；

201-第一测量板；202-第二测量板；203-第三测量板；204-第一上层金属线层；205-第一下层金属线层；206-第二上层金属线层；207-第一通孔；208-第二通孔；209-二极管；212-第一通孔测试结构；213-第二通孔测试结构；214)第三通孔测试结构；215-第二下层金属线层；216-第三上层金属线层；217-第三下层金属线层；218-第三通孔。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行详细的描述。根据下列描述并结合权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型提供了一种IMD测量电路结构，如图3所示，包括：平行设置的第一测量板201、第二测量板202、第三测量板203以及介质层，所述第一测量板201连接若干第一通孔207测试结构，所述第二测量板202连接若干第二通孔测试结构213，所述第三测量板203连接若干第三通孔测试结构214，所述第三测量板203与所述第二测量板202之间连接一二极管209，所述第一测量板201、第二测量板202、第三测量板203、第一通孔测试结构212、第二通孔测试结构213、第三通孔测试结构214通过所述介质层进行电性隔离；

所述第一通孔测试结构212包括第一上层金属线层204、第一下层金属线层205及连接所述第一上层金属线层204和第一下层金属线层205的第一通孔207，所述第一层金属线层204位于所述第一下层金属线层205的上方；

所述第二通孔测试结构213包括第二上层金属线层206、第二下层金属线层215及连接所述第二上层金属线层206和第二下层金属线层215的第二通孔208，所述第二上层金属线层206位于所述第二下层金属线层215的上方；

所述第三通孔测试结构214包括第三上层金属线层216、第三下层金属线层217及连接所述第三上层金属线层216和第三下层金属线层217的第三通孔218，所述第三上层金属线层216位于所述第三下层金属线层217的上方，所述第三上层金属线层216的宽度大于所述第三下层金属线层217的宽度；

如图4所示，所述第一上层金属线层204、所述第二上层金属线层206及所述第三下层金属线层217位于同一金属层，所述第一下层金属线层205与所述第二下层金属线层215位于同一金属层。

具体的，所述第三层金属线层206的宽度为所述第二层金属线层205宽度的2～20倍。本领域内的技术人员根据实际需要可以在2～20倍之间任意选择，例如4倍、6倍等等。

如图3和图4所示，所述多个第一通孔207之间相互平行，所述多个第二通孔208之间也相互平行，所述第一通孔207和所述第二通孔208之间也相互平行。所述第一通孔207、所述第二通孔208及所述第三通孔218的侧切面均为梯形，且所述梯形的上底边大于下底板，即所述第一通孔207连接所述第一上层金属线层204的一端的宽度大于所述第一通孔207连接所述第一下层金属线层205的一端的宽度，所述第二通孔208连接所述第二上层金属线层206的一端的宽度大于所述第二通孔208连接所述第二下层金属线层215的一端的宽度，所述第三通孔218连接所述第三上层金属线层216一端的宽度大于所述第三通孔218连接所述第三下层金属线层217一端的宽度。

在现有技术及本实用新型实施例中，所述第一上层金属线层204的宽度与所述第一下层金属线层205的宽度相等，所述第二上层金属线层206的宽度与所述第二下层金属线层215的宽度相等，且为金属线层可以使用的最小的尺寸，所述第一通孔207连接所述第一上层金属线层204一端的宽度接近于所述第一上层金属线层204的宽度，所述第一通孔207连接所述第一下层金属线层205的一端的宽度小于所述第一下层金属线层205的宽度，所述第一通孔207为正常通孔。所述第二通孔208连接所述第二上层金属线层206一端的宽度接近于所述第二上层金属线层206的宽度，所述第二通孔208连接所述第二下层金属线层215一端的宽度小于所述第二下层金属线层215的宽度，所述第二通孔208也为正常通孔。所述第三上层金属线层216的宽度大于所述第三下层金属线层217的宽度，具体的，所述第三上层金属线层216的宽度在所述第三下层金属线层217的宽度的2～20倍之间，所述第三通孔218连接所述第三上层金属线层216一端的宽度接近所述第三上层金属线层216的宽度，而所述第三通孔218连接所述第三下层金属线层217一端的宽度大于所述第三下层金属线层217的宽度，所述第三通孔218为非正常大小的大通孔。

所述第三测量板203与所述第二测量板202之间连接一二极管209，具体的，所述二极管209的正极与所述第三测量板203连接，所述二极管209的负极与所述第二测量板202连接。

进一步的，所述第一测量板201包括第一上层测量板和第一下层测量板，所述第一上层测量板与所述第一上层金属线层204连接，所述第一下层测量板与所述第一下层金属线层205连接，所述第一上层测量板位于所述第一下层测量板的正上方。所述第二测量板202包括第二上层测量板和第二下层测量板，所述第二上层测量板与所述第二上层金属线层206连接，所述第二下层测量板与所述第二下层金属线层215连接，所述第二上层测量板位于第二下层测量板的正上方。

至少有一个所述第一通孔测量结构212位于一个所述第二通孔测量结构213的邻侧，即，与所述第二通孔测量结构213相邻的位置至少有一个所述第一通孔测量结构212。至少有一个所述第一通孔测量结构212位于一个所述第三通孔测量结构214的邻侧，即，与所述第三通孔测量结构214相邻的位置至少有一个所述第一通孔测量结构212。在本实施例中，如图3所示，一个所述第三通孔测量结构214相邻的两侧各有一个所述第一通孔测量结构212，而一个所述第二通孔测量结构213可能只有相邻的一侧有一个所述第一通孔测量结构212，也有可能在所述第二通孔测量结构213相邻的两侧各有一个所述第一通孔测量结构212，这样，在所述第三测量板203上施加一电压时，所述第三通孔测量结构214和所述第一通孔测量结构212之间、所述第二通孔测量结构213和所述第一通孔测量结构212之间才有可能被击穿。

进一步的，所述第一测量板201、第二测量板202、第三测量板203、第一通孔测试结构212、第二通孔测试结构213、第三通孔测试结构214通过所述介质层进行电性隔离。即所述第一上层金属线层204、第一下层金属线层205、第二上层金属线层206、第二下层金属线层215、第三上层金属线层216、第三下层金属线层217、第一通孔207、第二通孔208和第三通孔218均位于所述介质层中。也就是说，在如图3所示的IMD测量电路结构中，除了所述第一上层金属线层204、第一下层金属线层205、第二上层金属线层206、第二下层金属线层215、第三上层金属线层216、第三下层金属线层217、第一通孔207、第二通孔208和第三通孔218所占据空间外，其他空间均被所述介质层填充。

采用以下方法进行IMD性能测试：

首先，在所述第一测量板201和所述第三测量板203之间建立IMD测量电路结构；

其次，在所述第三测量板203上施加一恒定电压，将所述第一测量板201接地，如图3中所示的211和210均可能发生击穿效应；

然后，为了确认是在210处还是在211处发生击穿效应，将所述第三测量板203接地，在所述第一测量板201上施加一电压，若所述第三测量板203端的电流较大，则说明是在图3中的211处发生击穿效应；若所述第三测量板203端的电流较小，则说明在图3中的210处发生击穿效应。

综上，在本实用新型实施例提供的IMD测量电路结构中，所述第一通孔连接所述第一下层金属线层一端的宽度小于所述第一下层金属线层的宽度，所述第二通孔连接所述第二下层金属线层一端的宽度小于所述第二下层金属线层的宽度，所述第三上层金属线层的宽度大于所述第三下层金属线层的宽度，所述第三通孔连接所述第三下层金属线层一端的宽度大于所述第三下层金属线层的宽度，对一体化刻蚀工艺中的正常大小的第一通孔和第二通孔以及较大的第三通孔同时进行IMD性能测试，降低了一体化刻蚀工艺中大通孔所引起的稳定性的风险。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种IMD测量电路结构，其特征在于，包括：平行设置的第一测量板、第二测量板、第三测量板，所述第一测量板连接若干第一通孔测试结构，所述第二测量板连接若干第二通孔测试结构，所述第三测量板连接若干第三通孔测试结构，所述第三测量板与所述第二测量板之间连接一二极管，所述第一测量板、第二测量板、第三测量板、第一通孔测试结构、第二通孔测试结构、第三通孔测试结构通过一介质层进行电性隔离；

所述第一通孔测试结构包括第一上层金属线层、第一下层金属线层及连接所述第一上层金属线层和第一下层金属线层的第一通孔；

所述第二通孔测试结构包括第二上层金属线层、第二下层金属线层及连接所述第二上层金属线层和第二下层金属线层的第二通孔；

所述第三通孔测试结构包括第三上层金属线层、第三下层金属线层及连接所述第三上层金属线层和第三下层金属线层的第三通孔，所述第三上层金属线层的宽度大于所述第三下层金属线层的宽度；

所述第一上层金属线层、所述第二上层金属线层及所述第三下层金属线层位于同一金属层，所述第一下层金属线层与所述第二下层金属线层位于同一金属层。

2.如权利要求1所述的IMD测量电路结构，其特征在于，所述第三上层金属线层的宽度为所述第三下层金属线层宽度的2～20倍。

3.如权利要求2所述的IMD测量电路结构，其特征在于，所述第一通孔的侧切面为梯形，所述第一通孔连接所述第一上层金属线层的一端的宽度大于连接所述第一下层金属线层的一端的宽度。

4.如权利要求2所述的IMD测量电路结构，其特征在于，所述第二通孔的侧切面为梯形，所述第二通孔连接所述第二上层金属线层的一端的宽度大于连接所述第二下层金属线层的一端的宽度。

5.如权利要求2所述的IMD测量电路结构，其特征在于，所述第三通孔的侧切面为梯形，所述第三通孔连接所述第三上层金属线层的一端的宽度大于连接所述第三下层金属线层的一端的宽度。

6.如权利要求1所述的IMD测量电路结构，其特征在于，所述二极管的正极与所述第三测量板连接，所述二极管的负极与所述第二测量板连接。

7.如权利要求1所述的IMD测量电路结构，其特征在于，所述第一上层金属线层的宽度与所述第一下层金属线层的宽度相等，所述第一上层金属线层位于所述第一下层金属线层的正上方。

8.如权利要求1所述的IMD测量电路结构，其特征在于，所述第二上层金属线层的宽度与所述第二下层金属线层的宽度相等，所述第二上层金属线层位于所述第二下层金属线的正上方。

9.如权利要求1所述的IMD测量电路结构，其特征在于，所述第一测量板包括第一上层测量板和第一下层测量板，所述第一上层测量板与所述第一上层金属线层连接，所述第一下层测量板与所述第一下层金属线层连接，所述第一上层测量板位于所述第一下层测量板的正上方。

10.如权利要求1所述的IMD测量电路结构，其特征在于，所述第二测量板包括第二上层测量板和第二下层测量板，所述第二上层测量板与所述第二上层金属线层连接，所述第二下层测量板与所述第二下层金属线层连接，所述第二上层测量板位于所述第二下层测量板的正上方。

11.如权利要求1至10任意一项所述的IMD测量电路结构，其特征在于，至少有一个所述第一通孔测量结构位于一个所述第二通孔测量结构的邻侧，至少有一个所述第一通孔测量结构位于一个所述第三通孔测量结构的邻侧。