测试结构及测试方法与流程

本申请涉及半导体器件，具体涉及一种测试结构及测试方法。

背景技术：

1、大马士革双嵌套结构的铜互连工艺被用于抵御电迁移问题。金属铜很容易在硅和硅化物中扩散导致金属污染影响器件性能，因此在铜电镀工艺前使用钽和氮化钽作为通孔和金属互连线的扩散阻挡层。如图1所示，由于大马士革结构的工艺特性，在铜互连层与通孔接触面必须采用铜扩散覆盖层阻挡铜在互连层上方的介质层中扩散从而避免铜布线邻层及同层短路。

2、现有技术虽然对大马式革结构中铜互连布线设计规则能进行检查，但如果铜覆盖层薄膜沉积质量不佳导致铜沿着水平方向扩散导致同层互连线短路，从而无法准确区分铜阻挡层失效与铜覆盖层失效的问题。

3、因此，需要一种新的检测铜互连布线规则的测试方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种测试结构及测试方法，应用于大马士革结构中铜互连线的工艺过程。

2、本说明书实施例提供以下技术方案：

3、本说明书实施例提供一种测试结构，所述测试结构包括：第一金属层、第二金属层及中间介质层；

4、第二金属层包括金属边缘部分和介质部分；

5、第一金属层与通孔的一端连接，通孔的另一端贯穿中间介质层连接于第二金属层的介质部分；通孔中设置铜覆盖层；

6、通孔在第二金属层的介质部分中按照预设规则排列；

7、第二金属层中金属边缘部分包围介质部分，且在不同的第二金属层位置中金属边缘部分与通孔的间距不同；

8、其中，第一金属层与第二金属层形成测试单元，所述测试单元用于在所述测试单元之间负载器件的工作电压形成测试回路，以将该测试回路中的电流值与标准电流值比较，若满足预设条件则确定所述测试单元中铜覆盖层铜扩散阻挡能力有效。

9、本说明书实施例提供的另一种测试方法，所述测试方法包括：

10、获取第一金属层与第二金属层构成的测试单元，并在所述测试单元负载器件的工作电压形成测试回路；

11、将该测试回路中的电流值并与标准电流值进行比较；

12、若满足预设条件，则确定所述测试单元中铜覆盖层铜扩散的阻挡能力有效。

13、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

14、通过设置金属层之间通孔对应的测试单元，在测试单元负载器件的工作电压，并通过判断测试电流，若满足预设条件从而直观对铜覆盖层的铜扩散阻挡能力进行监控。进而基于铜覆盖层的铜扩散阻挡能力对铜覆盖层工艺设置是否满足设计规则进行验证。

技术特征：

1.一种测试结构，其特征在于，包括：第一金属层、第二金属层及中间介质层；

2.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，通孔在第二金属层的介质部分中呈矩阵排布结构。

3.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，不同的第二金属层位置中金属边缘部分与通孔的间距按照预设顺序设置。

4.根据权利要求3所述的测试结构，其特征在于，随着第二金属层的设置，第二金属层位置中金属边缘部分与通孔的间距由最小间距逐渐变化为最大间距。

5.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，不同第二金属层中相同布置的通孔按照预设方向错位形成一条通孔。

6.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，第一金属层与第二金属层之间设置为不同大小的通孔。

7.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述中间介质层包括超低介质层和硅碳氮，或者所述中间介质层包括未掺杂的硅玻璃和硅碳氮。

8.一种测试方法，其特征在于，应用如权利要求1-7中任一项所述的测试结构，所述测试方法包括：

9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：

技术总结
本申请提供一种测试结构及测试方法。其中该测试结构包括第一金属层、第二金属层及中间介质层。第二金属层包括金属边缘部分和介质部分。第一金属层与通孔的一端连接，通孔的另一端贯穿中间介质层连接于第二金属层的介质部分；通孔中设置铜覆盖层。通孔在第二金属层的介质部分中按照预设规则排列；第二金属层中金属边缘部分包围介质部分，且在不同的第二金属层位置中金属边缘部分与通孔的间距不同。本说明书实施例中通过设置包含通孔的第一金属层与第二金属层形成测试单元，从而在测试单元负载器件的工作电压形成测试回路，以将该测试回路中的电流值与标准电流值比较，若满足预设条件则可直观对通孔中铜覆盖层铜扩散阻挡能力进行监控。

技术研发人员：朱钰,贾威,李东洁,蒲义
受保护的技术使用者：上海积塔半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15