[发明专利]测量金属通孔电阻的集成电路测试器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，特别涉及测量金属通孔电阻的集 成电路测试器件及其制造方法。

背景技术

金属通孔用于在多层半导体晶片的不同层之间实现电路导通。在金属通 孔的集成度评估中，常采用四端开尔文结构作为测量单通孔电阻的测试器 件。

图1a示出了四端开尔文结构测量单层结构的单通孔电阻的测试器件正 视图。沿图1a中的虚线的剖面图则如图1b所示。源端正极101和源端负极 102分别连接电源的正负极。源端正极101为多个金属层堆叠的结构，金属 层之间通过金属通孔连接，源端正极101最上层的金属层连接电源正极，第 二层延伸出来作为金属层106，其它金属层则与其它元件处于绝缘状态。源 端负极102和金属层107连接，金属层106和金属层107不在同一个平面上， 金属层107和源端正极的最上层金属层在同一个平面，金属层106和金属层 107之间通过金属通孔105实现连接。测试端正极103连接金属层106，并 且接点在金属通孔105的左侧；测试端负极104连接金属层107，并且接点 在金属通孔105的右侧。测试端正极103和测试端负极104连接电压计，电 压计可以精确测量出金属通孔105两端的电压，在根据金属层106和金属层 107的电流强度，就可以得到金属通孔105的电阻。

在半导体集成电路的短周期后端制造过程中，在实际的多层结构的晶片 制造之前就要对其性能进行评估，因此无法使用通孔测试设备来测量所述晶 片层间的电阻，通常采用的解决方案是设计在通孔下的各个金属层。图2a 出了现有技术的四端开尔文结构测量多层结构的单通孔电阻的测试器件正 视图。沿图2a中的虚线剖面图则如图2b所示。可以看出该测试器件的正视 图基本与图1a一致，只是金属层106的下方还有其它与源端正极101连通 的金属层，从图2b中可以清楚的看出，源端正极101的除最上层之外的其 它金属层均延伸出来，其中第二层为金属层106，其它金属层统称为下层金 属层108。金属层106和下层金属层108均分别与测试端正极103连接。正 是由于下层金属层的存在，源端正极101与测试端正极103之间会构成额外 的回路，对金属通孔105的电压的测量结果造成影响，从而导致电阻的测量 结果的精确度不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种测量金属通孔电阻的集成电路测试器件及其 制造方法，可以消除额外回路对金属通孔测量结果的影响。

本发明实施例提出的一种测量多层结构中的金属通孔电阻的集成电路测试 器件，该测试器件为四端开尔文结构，包括源端正极、源端负极、测试端正极、 测试端负极和待测金属通孔，源端正极包括N个依次堆叠的金属层，N为大于 等于3的自然数，相邻金属层之间通过源端正极内部金属通孔连接；所述源端 正极的最底层金属层延伸部分向上依次堆叠N-2个桥接金属层，所述最底层金 属层与最接近底层金属层的桥接金属层通过桥接金属通孔连接，相邻桥接金属 层通过桥接金属通孔连接，最上层桥接金属层与连接源端负极的金属层通过待 测金属通孔连接；

测试端正极连接所述最上层桥接金属层，测试端负极连接最下层桥接金 属层。

本发明实施例还提出制造上述测试器件的方法，包括如下步骤：

制成四端开尔文结构测量多层结构的单通孔电阻的测试器件，所述测试 器件包括源端正极、源端负极、测试端正极、测试端负极和待测金属通孔； 源端正极包括N个依次堆叠的金属层，N为大于等于3的自然数，相邻金属 层之间通过源端正极内部金属通孔连接；源端正极自上而下的第2层金属层 至第N层金属层延伸出源端正极范围之外，且所述第2层金属层与连接源 端负极的金属层通过待测金属通孔连接；

保留源端正极的第N层金属层，去除第2层至第N-1层金属层的位于 源端正极和待测金属通孔之间的部分，使得第2层至第N-1层金属层剩余的 靠近待测金属通孔的部分与源端正极分离；将第2层至第N-1层金属层剩余 的靠近待测金属通孔的部分依次用桥接金属通孔连接。

从以上技术方案可以看出，源端正极通过最底层金属层经由金属通孔连 接多个桥接金属层，再由最上层的桥接金属层与连接源端负极的金属层通过 被测金属通孔连接，而测试端正极连接所述最上层桥接金属层，这样就使得 源端正极与测试端正极之间仅存在一条电流回路，避免了额外电流回路对测 量结果的影响。

附图说明