CN206584011U

CN206584011U - 一种检测金属线短路的测试结构

Info

Publication number: CN206584011U
Application number: CN201720038222.1U
Authority: CN
Inventors: 杨梅
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2017-10-24
Anticipated expiration: 2027-01-12

Abstract

本实用新型提供一种检测金属线短路的测试结构，包括第一梳齿结构、第二梳齿结构以及蛇形结构，所述第一梳齿结构和第二梳齿结构相对交错设置，所述蛇形结构位于第一梳齿结构和第二梳齿结构之间的间隙之中，测试结构还包括：测试金属线段，测试金属线段位于所述第一梳齿结构、第二梳齿结构以及蛇形结构的上方；金属插塞，所述金属插塞连接测试金属线段和第一梳齿结构、连接测试金属线段和第二梳齿结构以及连接测试金属线段和蛇形结构。本实用新型的检测金属线短路的测试结构能发现头对头金属线层连接缺陷，且在不破坏失效点的情况下能迅速定位，提高了测试效率和晶圆良率，节约人力成本。

Description

一种检测金属线短路的测试结构

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种检测金属线短路的测试结构。

背景技术

集成电路制造技术是一个复杂的工艺，技术更新很快。表征集成电路制造技术的一个关键参数为最小特征尺寸，即关键尺寸(critical dimension，CD)，随着半导体技术的不断发展，器件的关键尺寸越来越小，正是由于关键尺寸的减小才使得每个芯片上设置百万个器件成为可能。

随着半导体器件尺寸的不断缩小，所述器件的逻辑区故障排除(Logic areadebug)变得更加困难，因为故障区域或者说是缺陷点(weak point)很难查找，包括有源区(AA)、接触插塞(CT)、金属插塞(Via)及金属桥连(metal bridge)缺陷等。

在28nm技术节点的测试结构(Test key)设计里，芯片上都会用梳齿-蛇形结构来监视金属线层的开路和短路问题。但由于制程不断缩小，有的客户要求的测试结构面积很大，导致很难把样品表面磨平，特别对于28nm技术磨平成功率不高。例如，为了很好的监测第一金属线层的断路和短路接触状况，现有的做法包括以下：

a)用OBIRCH/EMMI定位，但28nm节点的金属线很细，对于很小的金属残渣，很容易被烧坏，造成缺陷被破坏；b)不用OBIRCH/EMMI定位，直接磨到金属线层，一方面很难磨平，另一方面线宽太细，很难发现较小的缺陷；c)由于目前的测试结构没有这种头对头的金属线的连接结构，所以很难反应真实芯片里面的问题，这种失效只有在所有制程的晶圆功能测试完才能反映出来。

综上所述，设计一种更为有效的定位金属线层短路的测试结构，同时能发现头对头金属线层连接缺陷，且在不破坏失效点的情况下能迅速定位，这一课题对良率提升、成本控制有着重大意义。

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线短路的测试结构，用于解决现有技术的测试结构不能检测头对头金属线层缺陷、难以定位被破坏的或较小的缺陷以及检测时间较长的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种检测金属线短路的测试结构，包括第一梳齿结构、第二梳齿结构以及蛇形结构，所述第一梳齿结构和所述第二梳齿结构相对交错设置，所述蛇形结构位于所述第一梳齿结构和所述第二梳齿结构之间的间隙之中，所述测试结构还包括：测试金属线段，所述测试金属线段位于所述第一梳齿结构、所述第二梳齿结构以及所述蛇形结构的上方；金属插塞，所述金属插塞连接所述测试金属线段和所述第一梳齿结构，所述金属插塞连接所述测试金属线段和所述第二梳齿结构，所述金属插塞连接所述测试金属线段和所述蛇形结构。

于本实用新型的一实施方式中，所述第一梳齿结构、所述第二梳齿结构以及所述蛇形结构位于同一平面上，且互不接触。

于本实用新型的一实施方式中，所述第一梳齿结构和所述第二梳齿结构均包括多个并排平行的金属梳齿以及一个连接所述多个并排平行的金属梳齿一端的金属横杠。

于本实用新型的一实施方式中，每一个所述金属梳齿上至少连接一个所述测试金属线段，相邻两个所述金属梳齿之间的所述蛇形结构上至少连接一个所述测试金属线段。

于本实用新型的一实施方式中，所述测试金属线段的宽度与所述第一梳齿结构、所述第二梳齿结构以及所述蛇形结构的宽度一致。

于本实用新型的一实施方式中，所述测试金属线段的尺寸均相同，并符合28nm节点逻辑区最小特征尺寸的设计要求。

于本实用新型的一实施方式中，所述第一梳齿结构、所述第二梳齿结构以及所述蛇形结构由层间电介质隔开。

于本实用新型的一实施方式中，所述层间电介质的材料为二氧化硅。

于本实用新型的一实施方式中，还包括位于所述蛇形结构的两端用于连接电源和接地的测试焊盘。

如上所述，本实用新型的检测金属线短路的测试结构，具有以下有益效果：

1、利用电子扫描(E-beam)观察相邻金属线层的电压比对结果可准确定位缺陷；

2.、适用于多层金属线层中的各层，快速发现相邻金属线层的失效位置和失效严重程度，帮助线上解决制程问题；

3、克服了传统方法的弊端，避免了后续28nm测试结构大面积研磨和测试造成人为缺陷的问题；

4、可以探测到两层金属线层以及两层金属线层之间金属插塞的问题；

5、可以通过上层的金属线层或者所述上层金属线层下面的金属插塞的电压比对结果进行对下一层的定位，简单实用。

附图说明

图1为本实用新型检测金属线短路的测试结构的示意图。

图2为本实用新型检测金属线短路的测试结构在测试时金属横杠切断的示意图。

图3为本实用新型检测金属线短路的测试结构通过电压对比测试结果图。

元件标号说明

1 第一梳齿结构

2 第二梳齿结构

3 蛇形结构

4 测试金属线段

5 金属插塞

61 金属梳齿

62 金属横杠

7 测试焊盘

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3。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，本实用新型提供一种检测金属线短路的测试结构，包括第一梳齿结构1、第二梳齿结构2以及蛇形结构3，所述第一梳齿结构1和所述第二梳齿结构2相对交错设置，所述蛇形结构3位于所述第一梳齿结构1和所述第二梳齿结构2之间的间隙之中，所述测试结构还包括：测试金属线段4，所述测试金属线段4位于所述第一梳齿结构1、所述第二梳齿结构2以及所述蛇形结构3的上方；金属插塞5，所述金属插塞5连接所述测试金属线段4和所述第一梳齿结构1，所述金属插塞5连接所述测试金属线段4和所述第二梳齿结构2，所述金属插塞5连接所述测试金属线段4和所述蛇形结构3。

这里所述的金属插塞5即是本领域常提到的通孔Via，是在通孔中填充金属物质，用于电连接上层金属线层和下层金属线层。

作为示例，所述第一梳齿结构1、所述第二梳齿结构2、所述蛇形结构3以及所述测试金属线段4均为铝或者铜。在本实用新型的其他实施例中，所述第一梳齿结构1、所述第二梳齿结构2、所述蛇形结构3以及所述测试金属线段4还可以是其他金属，自此不再赘述。

作为示例，所述第一梳齿结构1、所述第二梳齿结构2以及所述蛇形结构3位于同一平面上，且互不接触。

作为示例，所述第一梳齿结构1、所述第二梳齿结构2以及所述蛇形结构3由层间电介质(未示出)隔开。在本实施例中，所述层间电介质层的材料为二氧化硅。

作为示例，所述第一梳齿结构1和所述第二梳齿结构2均包括多个并排平行的金属梳齿 61以及一个连接所述多个并排平行的金属梳齿61一端的金属横杠62。所述第一梳齿结构1 和所述第二梳齿结构2的金属梳齿61相对设置并且相互交错。

作为示例，每一个所述金属梳齿61上至少连接一个所述测试金属线段4，相邻两个所述金属梳齿61之间的所述蛇形结构3上至少连接一个所述测试金属线段4。

需要注意的是，原则上，所述测试金属线段4的个数越多检测效果越好，但是从设计规则的要求和成本的控制考虑，所述测试金属线段4的个数以及相邻两个所述测试金属线段4 的间距根据所述第一梳齿结构1、所述第二梳齿结构2以及所述蛇形结构3的长度来设定。

作为示例，所述测试金属线段4的宽度与所述第一梳齿结构1、所述第二梳齿结构2以及所述蛇形结构3的宽度一致。

作为示例，所述测试金属线段4的尺寸均相同，并符合28nm节点逻辑区最小特征尺寸的设计要求。所述测试金属线段4的设计原则是根据28nm逻辑区金属线最严格的规则来设计，以提高测试结构的精度。

作为示例，还包括位于所述蛇形结构3的两端用于连接电源和接地的测试焊盘7。

本实用新型检测金属线短路的测试结构的测试原理是电压对比(voltagecontrast，VC)：根据测试结构中，所述测试金属线段4的“亮”“暗”分布情况来定位缺陷位置，具体方法如下：

首先，需要将所述第一梳齿结构1和所述第二梳齿结构2的所述金属梳齿61和所述金属横杠62之间的连接切断，也即使得每个所述金属梳齿61成为独立的结构，在测试时处于悬空状态，具体请参阅图2，其中，图中的虚线即为切断位置，需要注意的是，这里的切断是通过聚焦离子束(FIB)实现的；

其次，给所述测试结构加电压，将所述蛇形结构3两端的测试焊盘7分别连接电源和接地；

最后，通过VC结果观察判断是否发生金属线短路，若确认发生失效，则进一步通过E-beam VC进行定位。

测试原理分析：请参阅图3，由于所述第一梳齿结构1和所述第二梳齿结构2的金属梳齿61均处于悬空状态，所以加上电压时，与所述第一梳齿结构1和所述第二梳齿结构2连接的测试金属线段4显示“暗”的衬度，而通过金属插塞5与所述蛇形结构3电连接的测试金属线段4导通并显示“亮”的衬度。当出现异常点时，也即所述金属梳齿61与所述蛇形结构3电连接，导致与所述金属梳齿61上连接的测试金属线段4均显示“亮”的衬度，这样就可以大致判断出电性失效点位置，再进一步通过电子扫描进行定位。

综上所述，本实用新型的检测金属线短路的测试结构，主要用于28nm或以下制程探测出现金属线头对头短路或者对常规的梳齿-蛇形结构进行定位的设计，该测试结构的定位过程需要进行测试焊盘接地和金属梳齿切断的步骤，形成电压对比；该结构可以探测到两层金属线层以及两层金属线层之间金属插塞的问题，并适用于多层金属线层中的各层，快速发现相邻金属线层的失效位置和失效严重程度，帮助线上解决制程问题；可以通过上层的金属线层或者所述上层金属线层下面的金属插塞的电压比对结果进行对下一层的定位，简单实用；最后进一步利用电子扫描(E-beam)观察相邻金属线层的电压比对结果可准确定位缺陷；克服了传统方法的弊端，避免了后续28nm测试结构大面积研磨和测试造成人为缺陷的问题。

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

1.一种检测金属线短路的测试结构，包括第一梳齿结构、第二梳齿结构以及蛇形结构，所述第一梳齿结构和所述第二梳齿结构相对交错设置，所述蛇形结构位于所述第一梳齿结构和所述第二梳齿结构之间的间隙之中，其特征在于，所述测试结构还包括：

测试金属线段，所述测试金属线段位于所述第一梳齿结构、所述第二梳齿结构以及所述蛇形结构的上方；

金属插塞，所述金属插塞连接所述测试金属线段和所述第一梳齿结构，所述金属插塞连接所述测试金属线段和所述第二梳齿结构，所述金属插塞连接所述测试金属线段和所述蛇形结构。

2.根据权利要求1所述的检测金属线短路的测试结构，其特征在于，所述第一梳齿结构、所述第二梳齿结构以及所述蛇形结构位于同一平面上，且互不接触。

3.根据权利要求1所述的检测金属线短路的测试结构，其特征在于，所述第一梳齿结构和所述第二梳齿结构均包括多个并排平行的金属梳齿以及一个连接所述多个并排平行的金属梳齿一端的金属横杠。

4.根据权利要求3所述的检测金属线短路的测试结构，其特征在于，每一个所述金属梳齿上至少连接一个所述测试金属线段，相邻两个所述金属梳齿之间的所述蛇形结构上至少连接一个所述测试金属线段。

5.根据权利要求1所述的检测金属线短路的测试结构，其特征在于，所述测试金属线段的宽度与所述第一梳齿结构、所述第二梳齿结构以及所述蛇形结构的宽度一致。

6.根据权利要求1所述的检测金属线短路的测试结构，其特征在于，所述测试金属线段的尺寸均相同，并符合28nm节点逻辑区最小特征尺寸的设计要求。

7.根据权利要求1-6任一项所述的检测金属线短路的测试结构，其特征在于，所述第一梳齿结构、所述第二梳齿结构以及所述蛇形结构由层间电介质隔开。

8.根据权利要求7所述的检测金属线短路的测试结构，其特征在于，所述层间电介质的材料为二氧化硅。

9.根据权利要求1所述的检测金属线短路的测试结构，其特征在于，还包括位于所述蛇形结构的两端用于连接电源和接地的测试焊盘。