[发明专利]IMD测量电路结构和IMD性能测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种半导体集成电路制造过程中针对IMD（Inter Metal Dielectric，金属层间介质层）进行性能测试时所采用的IMD测量电路结构和IMD性能测试方法。

背景技术

Low-k（低介电常数）材料（k<3.0）由于其固有的低介电系数，可产生较低的电容值（C），因而已经被广泛的应用于半导体制造领域，如作为填充于金属层（包括互连线（interconnect）、通孔（via））间的介质层材料。所以，在BEOL（Back End Of Line，后段工艺）采用Low-k材料制成的介质层（如互连线之间的介质层、互连线与通孔之间的介质层、通孔与通孔之间的介质层等），其击穿电压（Vbd，Voltage breakdown）会明显降低，特别是其TDDB（Time Dependent Dielectric Breakdown，介质层经时击穿效应）更会显著下降，这就对BEOL的工艺的可靠性提出了更高的要求，对BEOL制造的电路结构的性能进行测试也变得至关重要。

当前，专门针对IMD（Inter Metal Dielectric，金属层间介质层）性能的测试，主要在于对金属线层对金属线层（metal to metal）结构、通孔对通孔（via to via）结构、以及上层金属线层对下层金属线层（upper metal to bottom metal）结构所对应的IMD性质进行测试，这些结构类型相对单一简单，仅能测量很简单的布线结构的击穿性质。

如图1所示，为针对于金属线层对金属线层（metal to metal）结构的IMD测试的图形结构示意图。该测试结构包括并列设置的第一测量焊垫（PAD）31和第二测量焊垫32，第一测量焊垫31上连接若干相互平行的金属线层1，第二测量焊垫32上同样连接若干相互平行的金属线层1，与第一测量焊垫31连接的金属线层1和与第二测量焊垫32连接的金属线层1之间相互穿插且相互平行，金属线层1呈齿状分布，与第一测量焊垫31连接的金属线层1不与第二测量焊垫32连接，与第二测量焊垫32连接的金属线层1不与第一测量焊垫31连接，所有的金属线层均处于同一层中，在金属线层1之间填充有Low-k材料的介质层（图1中未示出）。这样，通过在第一测量焊垫31和第二测量焊垫32上施加电压后，便可以测量与金属对金属（metal to metal）结构相关的IMD的击穿性质。

如图2所示，为针对于通孔对通孔（via to via）结构的IMD测试的图形结构示意图。该测试结构包括并列设置的第一测量焊垫（PAD）31和第二测量焊垫32；其中，第一测量焊垫31和第二测量焊垫32分别连接若干由上层金属线层11、通孔2和下层金属线层12组合在一起的通孔测试结构200，该通孔测试结构200中，上层金属线层11和下层金属线层12之间有一定间隔，并且上层金属线层11和下层金属线层12通过多个通孔2连接；图2所示为俯视图，从图2中所看到的是重叠在一起的上层金属线层11和下层金属线层12；与第一测量焊垫31连接的通孔测试结构200和与第二测量焊垫32连接的通孔测试结构200之间相互穿插且相互平行，通孔测试结构200呈齿状分布；与第一测量焊垫31连接的通孔测试结构200不与第二测量焊垫32连接，与第二测量焊垫32连接的通孔测试结构200不与第一测量焊垫31连接；该结构中，位于与第一测量焊垫31相连接的通孔测试结构200中的通孔2和位于与第二测量焊垫32相连接的通孔测试结构200中的通孔2相互平行；在通孔测试结构200之间填充有Low-k材料的介质层（图2中未示出），使得通孔2之间被Low-k材料填充。这样，通过在第一测量焊垫31和第二测量焊垫32上施加电压后，便可以测量与通孔对通孔（via to via）结构相关的IMD的击穿性质