CN206134676U - 检测金属层间断裂的测试结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种检测金属层间断裂的测试结构，包括：多层金属线层，包括由下而上依次叠放的第一金属线层M1至第N金属线层；金属插塞，位于多层金属线层中相邻两金属线层之间，适于连接相邻两金属线层；金属层间介质，位于多层金属线层中相邻两金属线层之间，适于隔离相邻两金属线层以及相邻两金属线层之间的金属插塞；测试焊盘，通过金属连线连接于多层金属线层中的每一层金属线层的两端。本实用新型可有效检测出金属层间断裂的问题，且可以通过测量推断出断裂位于哪一层金属层。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体测试结构，特别是涉及一种用于检测金属层间断裂的测试结构。
背景技术
金属层间断裂是一种严重的问题，一旦发生金属层的断裂，晶圆(wafer)均需要报废。之前很多断裂问题可以通过不同的方式优化去解决，如改变IMD(Inter MetalDielectric，金属层间介质)薄膜的组成，沉积金属层步骤分两次或多次完成，或者要求客户改变金属层的设计布局结构；而有一些断裂问题，并没有违反设计规则，且尝试上述多种方法还是不能解决；更重要的是，对于有些断裂，在线缺陷扫描是无法检测到的。
目前针对有断裂问题的产品，一般会要求YE(Yield Enhancement，良率提升)在线缺陷检测进行多开站点扫，甚至通过一步一步扫描，并且会加强目检，以期望能尽快检测到断裂；但是很多断裂不是很严重的wafer是无法通过缺陷扫描检测到的。
很多有缺陷的wafer会在Fab出货之后，在后续的程序中发现，如切割，封装等。除了缺陷扫描和OQI目检之外，很少有其它的断裂检测手段。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种检测金属层间断裂的测试结构，用于解决现有技术中的各种方式都不易检测金属层间断裂的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供一种检测金属层间断裂的测试结构，位于晶圆切割道内，适于检测所述金属层的完整性，所述测试结构包括：多层金属线层，所述多层金属线层包括由下而上依次叠放第一金属线层至第N金属线层；金属插塞，位于所述多层金属线层中相邻两金属线层之间，适于连接所述相邻两金属线层；金属层间介质，位于所述多层金属线层中相邻两金属线层之间，适于隔离所述相邻两金属线层以及所述相邻两金属线层之间的所述金属插塞；测试焊盘，通过金属连线连接于所述多层金属线层中的每一层金属线层的两端。
于本实用新型的一实施方式中，所述第N金属线层中的N≤8。
于本实用新型的一实施方式中，所述金属插塞的厚度范围为0.4-1.0um。
于本实用新型的一实施方式中，所述相邻两金属线层之间的所述金属插塞均为阵列结构。
于本实用新型的一实施方式中，所述金属插塞的尺寸符合工艺要求的设计规则，且所述金属插塞的尺寸范围为0.07～0.5um。
于本实用新型的一实施方式中，相邻所述金属插塞之间的间距范围均为0.1-0.6um。
于本实用新型的一实施方式中，每层所述金属线层的厚度为0.45um。
于本实用新型的一实施方式中，每层所述多层金属线层的面积均与所述测试焊盘的面积相同。
于本实用新型的一实施方式中，所述测试焊盘为正方形结构，且所述测试焊盘的尺寸与所述切割道相适配。
如上所述，本实用新型的检测金属层间断裂的测试结构，具有以下有益效果：
1)结构简单，布局容易；
2)能有效避免缺陷扫描不能检测到的断裂问题；
3)测试结果能很好的反应出是否发生断裂，并且通过检测结果可以推出是哪一层发生的断裂问题。
附图说明
图1为本实用新型的检测金属层间断裂的测试结构于一实施例中的剖视示意图。
图2为图1中检测金属层间断裂的测试结构的俯视示意图。
元件标号说明
M1-M5 第一金属线层-第五金属线层
1 金属插塞
2 金属层间介质
3 测试焊盘
4 金属连线
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
请参阅图1-图2，本实用新型提供本实用新型提供一种检测金属层间断裂的测试结构，位于晶圆切割道内，适于检测所述金属层的完整性，所述测试结构包括：多层金属线层，所述多层金属线层包括由下而上依次叠放第一金属线层M1至第N层金属线层(未示出)；金属插塞1，位于所述多层金属线层中相邻两金属线层之间，适于连接所述相邻两金属线层；金属层间介质2，位于所述多层金属线层中相邻两金属线层之间，适于隔离所述相邻两金属线层以及所述相邻两金属线层之间的所述金属插塞1；测试焊盘3，通过金属连线4连接于所述多层金属线层中的每一层金属线层的两端。
需要注意的是，图1中的箭头是指金属层因为承受应力而被撕裂的方向。
在半导体制程工艺中，为了减小连线电阻，减小面积，增加集成度，芯片制造往往采取多层布局布线，同层之间器件是由金属线来连接的，不同层次之间的金属是由金属插塞1(Via)来连接的；测试焊盘3(PAD)是与内部金属相连的封装引出端。
作为示例，所述第N层金属线层中的N≤8。图1和图2中给出的是第一金属线层M1至第五金属线层M5的结构示例，当然，一般情况下金属线层的层数是小于等于8层的结构。
作为示例，所述金属插塞1的厚度范围为0.4-1.0um。半导体领域所述的金属插塞1的结构一般是指通孔中填充了导电金属，例如铜、铝或钨等。
作为示例，所述相邻两金属线层之间的所述金属插塞1均为阵列结构。由于测试的需要，金属插塞1需要整齐排列。
作为示例，所述金属插塞的尺寸符合工艺要求的设计规则，且所述金属插塞1的尺寸范围为0.07～0.5um。
作为示例，相邻所述金属插塞1之间的间距范围均为0.1-0.6um。
需要注意的是，根据所述金属插塞1的尺寸和相邻金属插塞1之间的间距即可确定所述金属线层单位面积上所述金属插塞1的个数，所述金属插塞1的尺寸越小，相邻金属插塞1之间的间距越小，则所述金属线层单位面积上的所述金属插塞1的个数越多。
一般情况下，金属插塞1的密度影响金属层承受的应力，金属插塞1的密度高低与金属层承受的应力大小关系为：其他条件不变的情况下，所述金属插塞1之间的距离越小也即密度越大，则承受的应力越大。
作为示例，所述金属线层的厚度为0.45um。作为示例，金属线层可以是铝线，铝线的规格是厚度为0.45um。
作为示例，所述多层金属线层的面积与所述测试焊盘3的面积相同，优选的，所述多层金属线层与所述测试焊盘3的面积相同是为了方便测量结果的比对。
作为示例，所述测试焊盘3为正方形结构，且所述测试焊盘的尺寸与所述切割道相适配。根据芯片中切割道宽度决定，如切割道60um时，测试焊盘的边长为50um，切割道为80um时，测试焊盘的边长为60um。
所述测试结构中每一层金属线层、金属插塞1以及金属层间介质2金属层间介质22分别对应于被检测的金属层中的每一层金属线层、金属插塞以及金属层间介质2金属层间介质2，也即所述测试结构中的每一层物质是与被检测的金属层中的每一层物质是同步“生长”出来的。
本实用新型检测金属层间断裂的测试结构的检测原理和方法：
为了提高测试结构检测的敏感性，需要测试结构容易断裂，通过上述分析可知，高密度的金属插塞1结构与堆栈的大块厚的金属层结构会承受较大的应力作用，帮助上下连接的铝线一起撕拉金属中间的氧化层，也即保证测试结构断裂容易，灵敏度高。
测试的时候，从第一金属线层M1两侧的测试焊盘3加电压，并通过电流计测试中间IMD层的漏电流，若漏电流过大则说明该层出现断裂，因为只有该层金属层出现断裂，金属刻蚀时，无法刻蚀完全，导致“铝线”残留在金属层间介质2(IMD)的裂缝中，进而导致大的漏电流。其它金属层的测试原理和方法相同，在此不再赘述。
通过不同金属层的测试结果进行组合比较，还可以推断出是哪一层金属层出现断裂。
综上所述，本实用新型的检测金属层间断裂的测试结构，具有以下有益效果：结构简单，布局容易，检测方便；能有效避免缺陷扫描不能检测到的断裂问题；测试结果能很好的反应出是否发生断裂，并且通过检测结果可以推出是哪一层发生的断裂。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种检测金属层间断裂的测试结构，位于晶圆切割道内，适于检测所述金属层的完整性，其特征在于，所述测试结构包括：
多层金属线层，包括由下而上依次叠放的第一金属线层至第N金属线层；
金属插塞，位于所述多层金属线层中相邻两金属线层之间，适于连接所述相邻两金属线层；
金属层间介质，位于所述多层金属线层中相邻两金属线层之间，适于隔离所述相邻两金属线层以及所述相邻两金属线层之间的所述金属插塞；
测试焊盘，通过金属连线连接于所述多层金属线层中的每一层金属线层的两端。
2.根据权利要求1所述的检测金属层间断裂的测试结构，其特征在于，所述第N金属线层中的N≤8。
3.根据权利要求1所述的检测金属层间断裂的测试结构，其特征在于，所述金属插塞的厚度范围为0.4-1.0um。
4.根据权利要求1所述的检测金属层间断裂的测试结构，其特征在于，所述相邻两金属线层之间的所述金属插塞均为阵列结构。
5.根据权利要求1所述的检测金属层间断裂的测试结构，其特征在于，所述金属插塞的尺寸符合工艺要求的设计规则，且所述金属插塞的尺寸范围为0.07～0.5um。
6.根据权利要求1所述的检测金属层间断裂的测试结构，其特征在于，每层所述金属线层的厚度为0.45um。
7.根据权利要求1-6任一项所述的检测金属层间断裂的测试结构，其特征在于，相邻所述金属插塞之间的间距范围均为0.1-0.6um。
8.根据权利要求1所述的检测金属层间断裂的测试结构，其特征在于，每层所述金属线层的面积均与所述测试焊盘的面积相同。
9.根据权利要求8所述的检测金属层间断裂的测试结构，其特征在于，所述测试焊盘为正方形结构，且所述测试焊盘的尺寸与所述切割道相适配。
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