[发明专利]用于测量铜引线是否产生凹型坑的电路版图结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件电路版图结构，特别涉及一种用于测量铜引线是否产生凹型坑的电路版图结构。

背景技术

随着制造工艺的提高，器件尺寸的不断减小，互连线延迟成为了影响整个电路性能的瓶颈。为了减小互连线延迟，采用电阻率更小的铜做为金属引线。而在多层布线立体结构中，保证每层都能达到全局平面化是实现多层布线的关键，而采用CMP(化学机械抛光工艺)技术是全世界公认的最佳方案之一。采用大马士革工艺形成的铜引线，也需要通过CMP将淀积的多余铜抛光，只留下沟道中的铜引线。这些都使得铜互连CMP成为ULSI(ultra-large scale integration超大规模集成电路)制造过程中备受世界各国关注的核心技术之一，但因其涉及的学科多、技术难度大，相关机理还待进一步研究。

在Cu布线的CMP过程中，由于对具有不同抛光速率的材料同时抛光，导致了芯片表面的不平整。Cu布线CMP后出现两种缺陷，其中一种缺陷称为凹坑现象，即铜线内出现凹陷，用介质层与Cu线内的最低点之间的高度差表示大小；另一类缺陷就是侵蚀现象，指在高图形密度区抛光后层间介质层被抛掉一部分，可用设计的介质层高度与实际高度的差值来表示。

在ULSI多层布线CMP中，抛光后的凹形问题对器件的电学特性、成品率有很大的影响。铜引线凹形坑的出现降低了金属连线的厚度，增大了引线电阻，从而降低了器件的可靠性，使器件有可能产生断线从而造成电路失效，产生灾难性的后果。凹形问题已经成为铜布线CMP中最难解决的技术，直接影响到平整化的实现，降低凹形坑的形成对实现平面化意义重大。

对于CMP后铜引线形成的凹型坑和介质层的侵蚀现象，一般是可以用原子力显微镜(AFM)来进行测量，但是随着线条宽度的不断减小，原子力显微镜的探测范围相当有限，而且测量过程复杂。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术中对于CMP后铜引线形成的凹型坑等缺陷测试过程复杂的缺陷，提供一种用于测量铜引线是否产生凹型坑的电路版图结构，它通过对所述电路版图的铜引线图形进行简单的电学测量，就可以知道在化学机械抛光过程结束后形成的铜引线的性能。使得在CMP形成铜引线后，可以通过电学方法测量形成的铜引线是否产生凹型坑。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种用电学测试方法测试铜引线凹形坑的版图结构，所述版图结构包括一组独立的铜引线十字单元阵列，所述独立十字单元阵列由至少2个相互独立的十字单元构成，每个独立十字单元由等臂十字结构的铜引线构成。

每个独立十字单元的铜引线沟槽深度相同。

每个独立十字单元的铜引线线条宽度都不相同。

每个独立十字单元的铜引线都有四个输出端。

本发明可以用于电学测量铜引线在CMP过程后是否产生凹形坑。此方法结构简单，占用版图面积小，便于嵌入版图中，实验测量方便。采用这种电学方法来测量，不受线条尺寸的影响，可以方便地对整个芯片进行测量，很好地验证芯片CMP的均匀性。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2-1、图2-2和图2-3分别是本发明所述的独立十字单元的不同宽度的铜引线结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明一种用电学测试方法测试铜引线凹形坑的版图结构，所述版图结构包括一组独立的铜引线十字单元阵列，所述独立十字单元阵列由至少2个相互独立的十字单元构成，如图1所示，每个独立十字单元由等臂十字结构的铜引线1构成。每个独立十字单元的铜引线都有四个输出端2。每个独立十字单元的铜引线沟槽深度相同。每个独立十字单元的铜引线线条宽度都不相同。如图2-1、图2-2和图2-3所示，所述独立十字单元阵列由3个相互独立的十字单元构成，铜引线宽度分别是n1，n2和n3。其中n1<n2<n3<。对于每个十字结构都有四个输出端2，将任意相邻两个端口接电压源，测量另外两个端口间流过的电流，记录数据，根据公式计算得到不同线条宽度的铜引线的方块电阻3。将测得的电压相比较，如果经过CMP后的铜引线没有出现凹形现象，那么测得的方块电阻应该是一致的，不受十字图形线条宽度影响。如果测得的方块电阻随着十字图形的宽度减小而下降，就可以判定铜引线在CMP的过程中出现了凹型坑。