一种检测偏移的测试结构的制作方法
一种检测偏移的测试结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体测试技术领域，涉及一种检测偏移的测试结构，尤其是涉及一种检测金属连接孔和金属层之间偏移的测试结构。
【背景技术】
[0002]目前，集成电路制造的特征尺寸越来越小，一块芯片上集成的器件数量越来越多，所需要的金属连线的层数也越来越多。在制造过程中，金属层和通孔对否对准，通孔能否完整的落在金属线上，将对芯片的性能产生直接的影响。
[0003]0.13um工艺后，后端采用铜线代替铝线，双大马士革工艺保证可上层的铜线和通孔一体成型，不存在偏移的问题。但是通孔和下层金属线之间的偏移程度就成为了后端连线好坏的关键因素。
[0004]如果通孔和金属层存在偏移，即使没有在成芯片立即失效，也会影响到芯片的可靠性。而可靠性测试往往需要较长的时间，技术人员只能定期选择样品及进行可靠性测试。另外，测试机台有时也会不稳定，造成金属层与通孔之间的偏移无法检测到，这种可靠性差的产片流入市场后，将会存在潜在的失效风险。
[0005]所以，技术人员希望能在晶圆可接受测试(Wafer Acceptance test, WAT),这样可以既方便又准确地检测出金属层与通孔之间的偏移量，提前发现有可靠新婚风险的产品，提闻广品品质。
[0006]在现有技术中，填有金属的通孔与被测试结构的下层铝层相互接触，并且通孔与被测结构的上层也相互接触，对准时电流最大，如果出现偏移某由于接触面积减小，相应电流也会减小，以此来检测偏移，但是由于本身金属的电阻较小，所以电流的变化不是很灵敏，而且也无法较准确的检测出金属的偏移量。
[0007]现有技术中还有一种半导体对准测试结构，包括填充有金属的通孔与被测结构的下层铝层相互接触，通孔与被测结构的上层铝层之间存在偏移。当上层铝层出现偏移并超出一定范围时，两层铝层之间即产生电流，这种结构虽然有利于检测出电流偏移量超过允许值的而且有足够的灵敏度，但是由于灵敏也导致了容易受到外界因素的影响而反馈出错误信号。
[0008]因此，提供一种改进的检测偏移的测试结构是本领域技术人员需要解决的课题。
【发明内容】
[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种检测偏移的测试结构，用于解决现有技术中测试结构在检测金属连接孔与金属层偏移时不灵敏或过于灵敏的问题。
[0010]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种检测偏移的测试结构，所述检测偏移的测试结构至少包括:
[0011]具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层；
[0012]金属连接孔，形成于第一金属层的一端上；
[0013]第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接；
[0014]至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移；
[0015]第二焊垫，与所述第二金属层连接。
[0016]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，每一条第一金属层上形成有至少一个金属连接孔。
[0017]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，相邻第一金属层上的所述金属连接孔间的间距大于相邻第一金属层间的间距。
[0018]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，越靠近两边的所述第一金属层，其与对应的金属连接孔间的接触尺寸越小。
[0019]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述接触尺寸小于或等于极限值，定义为所述第一金属层与对应的金属连接孔断开连接。
[0020]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述电阻结构为高电阻多晶硅。
[0021]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述电阻结构的阻值范围为100 ?10000ohm/SQ。
[0022]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，最外边两条第一金属层上电阻结构的电阻大于其余条第一金属层上电阻结构的电阻。
[0023]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，第一金属层的线宽与第二金属层的线宽相等。
[0024]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述第一金属层和第二金属层的线宽范围均为100?500nm。
[0025]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述第一焊垫为铝焊垫或铜焊垫；所述第二焊垫为铜焊垫。
[0026]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述第一金属层为铜金属；所述第二金属层为铜金属。
[0027]如上所述，本发明的检测偏移的测试结构，至少包括:具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层；金属连接孔，形成于第一金属层的一端上；第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接；至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移；第二焊垫，与所述第二金属层连接。本发明的检测偏移的测试结构可以定量的检测出金属层和金属连接孔的偏移量，并可以根据不同的技术节点，不同的产品要求，调节检测的灵敏度。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的检测偏移的测试结构的俯视图。
[0029]图2为图1本发明的检测偏移的测试结构中沿AA’方向的剖面图。
[0030]图3为本发明的检测偏移的测试结构的电路示意图。
[0031]元件标号说明
[0032]1，11，12，13，14，15第一金属层
[0033]2金属连接孔
[0034]3电阻结构
[0035]4第二金属层
[0036]5第一焊垫
[0037]6第二焊垫
【具体实施方式】
[0038]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0039]请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0040]本发明提供一种检测偏移的测试结构，用于检测金属层与金属连接孔之间偏移量，如图1所示，所述检测偏移的测试结构至少包括:第一金属层1、金属连接孔2、第一焊垫5、第二金属层4以及第二焊垫6。
[0041]所述第一金属层I为至少两条，为描述简要方便起见，本实施例中以第一金属层I为五条为例进行说明，分别为第一金属层11、12、13、14、15。所述第一金属层I呈等距平行排列，并且在每条第一金属层I上连接有电阻结构3。作为本发明的一种优化的方案，所述电阻结构3可以是高电阻多晶硅，当然，根据实际工艺的兼容性考量，所述电阻结构3也可以选用其他具有一定阻值的结构，在此不限。
[0042]进一步地，所述电阻结构3的阻值可以在100?lOOOOohm/SQ (欧姆每平方)的范围内选择。更进一步地，最外边两条第一金属层上电阻结构的电阻阻值大于其余条第一金属层上电阻结构的电阻阻值。如图1所示，第一金属层11、15上的电阻结构的阻值要大于第一金属层12、13和14上的电阻结构的电阻阻值，这样，当金属连接孔2的偏移量到一定程度导致和最外边两边第一金属层11、15断开时，整个测试结构的电流值的变化会更加明显，提高整个测试结构的测试灵敏度。
[0043]所述金属连接孔2形成于靠近所述电阻结构3 —端的第一金属层I上，如图1和图2所示。需要说明的是，所述金属连接孔2指的是填充有金属的连接孔，形成金属连接孔2的工艺包括:先在第一金属层I上形成介质层，之后通过刻蚀工艺在介质层中形成连接孔，最后在所述连接孔中填充金属形成金属连接孔2。
[0044]每一条第一金属层I上形成有至少一个金属连接孔2。本实施例中，以每一条第一金属层I上形成有四个金属连接孔2为例进行说明，每一条第一金属层I上的四个金属连接孔 为一列。
[0045]所述第二金属层4与所述第一金属层I 一一对应，也至少为两条，所述第二金属层4形成于所述金属连接孔2上，且第二金属层4与所述金属连接孔2对准接触，不存在偏移。每一条第一金属层I通过金属连接孔2与一条第二金属层4连通。
[0046]所述第二金属层4和金属连接孔2相对于所述第一金属层I存在偏移。具体他，相邻第一金属层I间的间距相等，相邻第二金属层4间的间距也相等。但是，由于工艺原因，制作的第二金属层4间的间距要比第一金属层I间的间距大，这就导致与第二金属层4对准的相邻列金属连接孔2间的间距也比第一金属层I间的间距大，进而使金属连接孔与第一金属层没法对准，存在偏移。从图1和图2中可以看出，从中间的第一金属层13往两边的第一金属层12、11和13、14，所述第一金属层I与对应的金属连接孔2间的接触尺寸依次减小。当所述接触尺寸等于或小于一极限值时，可以认为所述第一金属层I与对应的金属连接孔2断开连接。比如，当所述接触尺寸小于金属连接孔2尺寸的五分之一时，所述第一金属层I与对应的金属连接孔2断开，无连接。需要说明的是，所述接触尺寸也就是金属连接孔2投影到对应的第一金属层I上的宽度，从图2可清楚看到。
[0047]进一步地，所述第一金属层I的线宽和第二金属层4的线宽相等。该第一金属层I的和第二金属层4的线宽范围可以选为100?500nm。本实施例中，所述第一金属层I和第二金属层4的线宽优选为280nm。
[0048]更进一步地，所述第一金属层I和第二金属层4均为铜金属，当然，根据实际器件的需要，所述第一金属层I和第二金属层4也可以是铝或其他合适的金属材料。
[0049]所述第一焊垫5与所述电阻结构3另一端的第一金属层I连接，具体地，所述第一焊垫5通过同一条金属线与所有的第一金属层I连接。所述第二焊垫6与所述第二金属层4连接，同理，所述第二焊垫6也是通过同一条金属线与所有的第二金属层4连接。该第一焊垫5和第二焊垫6作为测试时电源探针的接触点，以给本发明的测试结构加上测试电压。
[0050]其中，所述第一焊垫5和第二焊垫6可以选择为铜焊垫，但并不限于此，也可以是铝焊垫等。本实施例中所述第一焊垫5和第二焊垫6优选为铜焊垫。
[0051]在整个测试结构中，该测试结构相当于一个并联电路，请参阅图3，在第一焊垫5和第二焊垫6上通过探针加上恒定电压，并在电路中主干路上连接一个用于显示测试电路总电流的电流表。整个并联电路的总电阻表达式可以表示为:1/R,e、=l/Rn+1/R12+1/R13+1/R14+l/R15，其中，[email protected]为该测试结构的总电阻^^!^、!^、!^、!^分别为第一金属层^、^、^、14,15上电阻结构的电阻。当测试结构中第二金属层4和金属连接孔2相对于第一金属层I的偏移量达到可以接受的允许值时，比如50nm，最外边的第一金属层，即本实施例中的第一金属层11和15与金属连接孔2的接触尺寸也达到极限值，此时，金属连接孔和第一金属层11、15断开连接，表现为并联电路中最外边的电阻结构3所在支路发生断路(OPEN)，导致并联电路的总电阻R,6发生变化。根据欧姆定律,技术人员可以直接观察到电流表上的总电流数值的变化。优选地，最外边两条第一金属层11、15上电阻结构3的电阻大于其余条第一金属层12、13、14上电阻结构3的电阻，这样，当第二金属层4和金属连接孔2相对于第一金属层I的偏移量达到可以接受的允许值时，金属连接孔2和第一金属层11、15断开连接，由于发生断路的支路上的电阻结构3电阻较大，断路后总电阻就会发生非常大的波动，更容易检测到电流的变化，提高整个测试结构的测试灵敏度。
[0052]如果第二金属层4和金属连接孔2相对于第一金属层I的偏移量继续增大，比如，偏移量达到60nm时，次外边的第一金属层12、14和对应的金属连接孔2的接触尺寸也了达到极限值，此时次外边第一金属层12、14所在支路发生断路，导致并联电路的总电阻R,6继续发生变化，同时电流发生波动。
[0053]依次类推，当偏移量继续增大，则从两边到中间的第一金属层I与对应的金属连接孔2依次断开，电流也不断的发生变化。
[0054]因此，在使用本发明的测试结构进行测试时，技术人员可以根据电流的变化，计算出电阻的变化，从而得出是哪个位置的第一金属层I与对应的金属连接孔2发生了断路，进而推算出第二金属层4和金属连接孔2相对于第一金属层I的偏移量。
[0055]综上所述，本发明提供一种检测偏移的测试结构，该测试结构至少包括:具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层；金属连接孔，形成于第一金属层的一端上；第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接；至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移；第二焊垫，与所述第二金属层连接。本发明的检测偏移的测试结构可以定量的检测出金属层和金属连接孔的偏移量，并可以根据不同的技术节点，不同的产品要求，调节检测的灵敏度。
[0056]所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0057]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，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发明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，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种检测偏移的测试结构，其特征在于，所述检测偏移的测试结构至少包括: 具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层； 金属连接孔，形成于第一金属层的一端上； 第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接； 至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移； 第二焊垫，与所述第二金属层连接。2.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:每一条第一金属层上形成有至少一个金属连接孔。3.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:相邻第一金属层上的所述金属连接孔间的间距大于相邻第一金属层间的间距。4.根据权利要求3所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:越靠近两边的所述第一金属层，其与对应的金属连接孔间的接触尺寸越小。5.根据权利要求4所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述接触尺寸小于或等于极限值，定义为所述第一金属层与对应的金属连接孔断开连接。6.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述电阻结构为高电阻多晶娃。7.根据权利要求6所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述电阻结构的阻值范围为 100 ?10000ohm/SQ。8.根据权利要求7所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:最外边两条第一金属层上电阻结构的电阻大于其余条第一金属层上电阻结构的电阻。9.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述第一金属层的线宽与第二金属层的线宽相等。10.根据权利要求9所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述第一金属层和第二金属层的线宽范围均为100?500nm。11.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述第一焊垫为铜焊垫；所述第二焊垫为铜焊垫。12.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述第一金属层为铜金属；所述第二金属层为铜金属。
【专利摘要】本发明提供一种检测偏移的测试结构，至少包括：具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层；金属连接孔，形成于第一金属层的一端上；第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接；至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移；第二焊垫，与所述第二金属层连接。本发明的检测偏移的测试结构可以定量的检测出金属层和金属连接孔的偏移量，并可以根据不同的技术节点，不同的产品要求，调节检测的灵敏度。
【IPC分类】H01L23/544
【公开号】CN104900629
【申请号】CN201410077518
【发明人】史航, 陈永, 仇峰
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体测试技术领域，涉及一种检测偏移的测试结构，尤其是涉及一种检测金属连接孔和金属层之间偏移的测试结构。
【背景技术】
[0002]目前，集成电路制造的特征尺寸越来越小，一块芯片上集成的器件数量越来越多，所需要的金属连线的层数也越来越多。在制造过程中，金属层和通孔对否对准，通孔能否完整的落在金属线上，将对芯片的性能产生直接的影响。
[0003]0.13um工艺后，后端采用铜线代替铝线，双大马士革工艺保证可上层的铜线和通孔一体成型，不存在偏移的问题。但是通孔和下层金属线之间的偏移程度就成为了后端连线好坏的关键因素。
[0004]如果通孔和金属层存在偏移，即使没有在成芯片立即失效，也会影响到芯片的可靠性。而可靠性测试往往需要较长的时间，技术人员只能定期选择样品及进行可靠性测试。另外，测试机台有时也会不稳定，造成金属层与通孔之间的偏移无法检测到，这种可靠性差的产片流入市场后，将会存在潜在的失效风险。
[0005]所以，技术人员希望能在晶圆可接受测试(Wafer Acceptance test, WAT),这样可以既方便又准确地检测出金属层与通孔之间的偏移量，提前发现有可靠新婚风险的产品，提闻广品品质。
[0006]在现有技术中，填有金属的通孔与被测试结构的下层铝层相互接触，并且通孔与被测结构的上层也相互接触，对准时电流最大，如果出现偏移某由于接触面积减小，相应电流也会减小，以此来检测偏移，但是由于本身金属的电阻较小，所以电流的变化不是很灵敏，而且也无法较准确的检测出金属的偏移量。
[0007]现有技术中还有一种半导体对准测试结构，包括填充有金属的通孔与被测结构的下层铝层相互接触，通孔与被测结构的上层铝层之间存在偏移。当上层铝层出现偏移并超出一定范围时，两层铝层之间即产生电流，这种结构虽然有利于检测出电流偏移量超过允许值的而且有足够的灵敏度，但是由于灵敏也导致了容易受到外界因素的影响而反馈出错误信号。
[0008]因此，提供一种改进的检测偏移的测试结构是本领域技术人员需要解决的课题。
【发明内容】
[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种检测偏移的测试结构，用于解决现有技术中测试结构在检测金属连接孔与金属层偏移时不灵敏或过于灵敏的问题。
[0010]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种检测偏移的测试结构，所述检测偏移的测试结构至少包括:
[0011]具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层；
[0012]金属连接孔，形成于第一金属层的一端上；
[0013]第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接；
[0014]至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移；
[0015]第二焊垫，与所述第二金属层连接。
[0016]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，每一条第一金属层上形成有至少一个金属连接孔。
[0017]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，相邻第一金属层上的所述金属连接孔间的间距大于相邻第一金属层间的间距。
[0018]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，越靠近两边的所述第一金属层，其与对应的金属连接孔间的接触尺寸越小。
[0019]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述接触尺寸小于或等于极限值，定义为所述第一金属层与对应的金属连接孔断开连接。
[0020]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述电阻结构为高电阻多晶硅。
[0021]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述电阻结构的阻值范围为100 ?10000ohm/SQ。
[0022]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，最外边两条第一金属层上电阻结构的电阻大于其余条第一金属层上电阻结构的电阻。
[0023]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，第一金属层的线宽与第二金属层的线宽相等。
[0024]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述第一金属层和第二金属层的线宽范围均为100?500nm。
[0025]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述第一焊垫为铝焊垫或铜焊垫；所述第二焊垫为铜焊垫。
[0026]作为本发明检测偏移的测试结构的一种优化的方案，所述第一金属层为铜金属；所述第二金属层为铜金属。
[0027]如上所述，本发明的检测偏移的测试结构，至少包括:具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层；金属连接孔，形成于第一金属层的一端上；第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接；至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移；第二焊垫，与所述第二金属层连接。本发明的检测偏移的测试结构可以定量的检测出金属层和金属连接孔的偏移量，并可以根据不同的技术节点，不同的产品要求，调节检测的灵敏度。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的检测偏移的测试结构的俯视图。
[0029]图2为图1本发明的检测偏移的测试结构中沿AA’方向的剖面图。
[0030]图3为本发明的检测偏移的测试结构的电路示意图。
[0031]元件标号说明
[0032]1，11，12，13，14，15第一金属层
[0033]2金属连接孔
[0034]3电阻结构
[0035]4第二金属层
[0036]5第一焊垫
[0037]6第二焊垫
【具体实施方式】
[0038]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0039]请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0040]本发明提供一种检测偏移的测试结构，用于检测金属层与金属连接孔之间偏移量，如图1所示，所述检测偏移的测试结构至少包括:第一金属层1、金属连接孔2、第一焊垫5、第二金属层4以及第二焊垫6。
[0041]所述第一金属层I为至少两条，为描述简要方便起见，本实施例中以第一金属层I为五条为例进行说明，分别为第一金属层11、12、13、14、15。所述第一金属层I呈等距平行排列，并且在每条第一金属层I上连接有电阻结构3。作为本发明的一种优化的方案，所述电阻结构3可以是高电阻多晶硅，当然，根据实际工艺的兼容性考量，所述电阻结构3也可以选用其他具有一定阻值的结构，在此不限。
[0042]进一步地，所述电阻结构3的阻值可以在100?lOOOOohm/SQ (欧姆每平方)的范围内选择。更进一步地，最外边两条第一金属层上电阻结构的电阻阻值大于其余条第一金属层上电阻结构的电阻阻值。如图1所示，第一金属层11、15上的电阻结构的阻值要大于第一金属层12、13和14上的电阻结构的电阻阻值，这样，当金属连接孔2的偏移量到一定程度导致和最外边两边第一金属层11、15断开时，整个测试结构的电流值的变化会更加明显，提高整个测试结构的测试灵敏度。
[0043]所述金属连接孔2形成于靠近所述电阻结构3 —端的第一金属层I上，如图1和图2所示。需要说明的是，所述金属连接孔2指的是填充有金属的连接孔，形成金属连接孔2的工艺包括:先在第一金属层I上形成介质层，之后通过刻蚀工艺在介质层中形成连接孔，最后在所述连接孔中填充金属形成金属连接孔2。
[0044]每一条第一金属层I上形成有至少一个金属连接孔2。本实施例中，以每一条第一金属层I上形成有四个金属连接孔2为例进行说明，每一条第一金属层I上的四个金属连接孔 为一列。
[0045]所述第二金属层4与所述第一金属层I 一一对应，也至少为两条，所述第二金属层4形成于所述金属连接孔2上，且第二金属层4与所述金属连接孔2对准接触，不存在偏移。每一条第一金属层I通过金属连接孔2与一条第二金属层4连通。
[0046]所述第二金属层4和金属连接孔2相对于所述第一金属层I存在偏移。具体他，相邻第一金属层I间的间距相等，相邻第二金属层4间的间距也相等。但是，由于工艺原因，制作的第二金属层4间的间距要比第一金属层I间的间距大，这就导致与第二金属层4对准的相邻列金属连接孔2间的间距也比第一金属层I间的间距大，进而使金属连接孔与第一金属层没法对准，存在偏移。从图1和图2中可以看出，从中间的第一金属层13往两边的第一金属层12、11和13、14，所述第一金属层I与对应的金属连接孔2间的接触尺寸依次减小。当所述接触尺寸等于或小于一极限值时，可以认为所述第一金属层I与对应的金属连接孔2断开连接。比如，当所述接触尺寸小于金属连接孔2尺寸的五分之一时，所述第一金属层I与对应的金属连接孔2断开，无连接。需要说明的是，所述接触尺寸也就是金属连接孔2投影到对应的第一金属层I上的宽度，从图2可清楚看到。
[0047]进一步地，所述第一金属层I的线宽和第二金属层4的线宽相等。该第一金属层I的和第二金属层4的线宽范围可以选为100?500nm。本实施例中，所述第一金属层I和第二金属层4的线宽优选为280nm。
[0048]更进一步地，所述第一金属层I和第二金属层4均为铜金属，当然，根据实际器件的需要，所述第一金属层I和第二金属层4也可以是铝或其他合适的金属材料。
[0049]所述第一焊垫5与所述电阻结构3另一端的第一金属层I连接，具体地，所述第一焊垫5通过同一条金属线与所有的第一金属层I连接。所述第二焊垫6与所述第二金属层4连接，同理，所述第二焊垫6也是通过同一条金属线与所有的第二金属层4连接。该第一焊垫5和第二焊垫6作为测试时电源探针的接触点，以给本发明的测试结构加上测试电压。
[0050]其中，所述第一焊垫5和第二焊垫6可以选择为铜焊垫，但并不限于此，也可以是铝焊垫等。本实施例中所述第一焊垫5和第二焊垫6优选为铜焊垫。
[0051]在整个测试结构中，该测试结构相当于一个并联电路，请参阅图3，在第一焊垫5和第二焊垫6上通过探针加上恒定电压，并在电路中主干路上连接一个用于显示测试电路总电流的电流表。整个并联电路的总电阻表达式可以表示为:1/R,e、=l/Rn+1/R12+1/R13+1/R14+l/R15，其中，[email protected]为该测试结构的总电阻^^!^、!^、!^、!^分别为第一金属层^、^、^、14,15上电阻结构的电阻。当测试结构中第二金属层4和金属连接孔2相对于第一金属层I的偏移量达到可以接受的允许值时，比如50nm，最外边的第一金属层，即本实施例中的第一金属层11和15与金属连接孔2的接触尺寸也达到极限值，此时，金属连接孔和第一金属层11、15断开连接，表现为并联电路中最外边的电阻结构3所在支路发生断路(OPEN)，导致并联电路的总电阻R,6发生变化。根据欧姆定律,技术人员可以直接观察到电流表上的总电流数值的变化。优选地，最外边两条第一金属层11、15上电阻结构3的电阻大于其余条第一金属层12、13、14上电阻结构3的电阻，这样，当第二金属层4和金属连接孔2相对于第一金属层I的偏移量达到可以接受的允许值时，金属连接孔2和第一金属层11、15断开连接，由于发生断路的支路上的电阻结构3电阻较大，断路后总电阻就会发生非常大的波动，更容易检测到电流的变化，提高整个测试结构的测试灵敏度。
[0052]如果第二金属层4和金属连接孔2相对于第一金属层I的偏移量继续增大，比如，偏移量达到60nm时，次外边的第一金属层12、14和对应的金属连接孔2的接触尺寸也了达到极限值，此时次外边第一金属层12、14所在支路发生断路，导致并联电路的总电阻R,6继续发生变化，同时电流发生波动。
[0053]依次类推，当偏移量继续增大，则从两边到中间的第一金属层I与对应的金属连接孔2依次断开，电流也不断的发生变化。
[0054]因此，在使用本发明的测试结构进行测试时，技术人员可以根据电流的变化，计算出电阻的变化，从而得出是哪个位置的第一金属层I与对应的金属连接孔2发生了断路，进而推算出第二金属层4和金属连接孔2相对于第一金属层I的偏移量。
[0055]综上所述，本发明提供一种检测偏移的测试结构，该测试结构至少包括:具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层；金属连接孔，形成于第一金属层的一端上；第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接；至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移；第二焊垫，与所述第二金属层连接。本发明的检测偏移的测试结构可以定量的检测出金属层和金属连接孔的偏移量，并可以根据不同的技术节点，不同的产品要求，调节检测的灵敏度。
[0056]所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0057]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，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发明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，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种检测偏移的测试结构，其特征在于，所述检测偏移的测试结构至少包括: 具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层； 金属连接孔，形成于第一金属层的一端上； 第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接； 至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移； 第二焊垫，与所述第二金属层连接。2.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:每一条第一金属层上形成有至少一个金属连接孔。3.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:相邻第一金属层上的所述金属连接孔间的间距大于相邻第一金属层间的间距。4.根据权利要求3所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:越靠近两边的所述第一金属层，其与对应的金属连接孔间的接触尺寸越小。5.根据权利要求4所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述接触尺寸小于或等于极限值，定义为所述第一金属层与对应的金属连接孔断开连接。6.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述电阻结构为高电阻多晶娃。7.根据权利要求6所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述电阻结构的阻值范围为 100 ?10000ohm/SQ。8.根据权利要求7所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:最外边两条第一金属层上电阻结构的电阻大于其余条第一金属层上电阻结构的电阻。9.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述第一金属层的线宽与第二金属层的线宽相等。10.根据权利要求9所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述第一金属层和第二金属层的线宽范围均为100?500nm。11.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述第一焊垫为铜焊垫；所述第二焊垫为铜焊垫。12.根据权利要求1所述的检测偏移的测试结构，其特征在于:所述第一金属层为铜金属；所述第二金属层为铜金属。
【专利摘要】本发明提供一种检测偏移的测试结构，至少包括：具有电阻结构的至少两条等距平行排列的第一金属层；金属连接孔，形成于第一金属层的一端上；第一焊垫，与所述第一金属层的另一端连接；至少两条第二金属层，形成于所述金属连接孔上且与金属连接孔对准接触；所述第二金属层和金属连接孔相对于所述第一金属层存在偏移；第二焊垫，与所述第二金属层连接。本发明的检测偏移的测试结构可以定量的检测出金属层和金属连接孔的偏移量，并可以根据不同的技术节点，不同的产品要求，调节检测的灵敏度。
【IPC分类】H01L23/544
【公开号】CN104900629
【申请号】CN201410077518
【发明人】史航, 陈永, 仇峰
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
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