本發(fā)明涉及集成電路。更具體地說，本發(fā)明涉及貫孔漏電與擊穿測試。

背景技術：

集成電路(IC)是一種含有許多小型、互連元件的半導體裝置。這些元件共同作用，使IC能夠進行諸如控制電子裝置的工作、或進行邏輯運算。IC在電腦、手機、及許多其它電子裝置都看得到。

IC及其它半導體裝置一般包含多層。層與層之間的連接稱為貫孔。在集成電路設計中，貫孔是絕緣氧化物層中的小型開口，在IC不同層之間提供傳導性連接。多個貫孔耦接在一起以連接一IC中的一個傳導區(qū)域至同一或一相鄰IC中的另一傳導區(qū)域。

貫孔在制造時會有錯誤。當貫孔中出現(xiàn)制造錯誤時，貫孔可能無法適當傳導，從而可能妨礙IC正確作用。因此，貫孔結(jié)構的測試是IC生產(chǎn)及可靠度的重要方面。

貫孔相關漏電及擊穿是后段(BEOL)程序發(fā)展及可靠度的首要問題之一。諸如貫孔-梳齒(圖1)及纏結(jié)式貫孔鏈(圖2)等傳統(tǒng)貫孔測試結(jié)構不能夠精確診斷貫孔相關問題的根本原因(在圖1及圖2中，M1、M2是金屬層，V1是貫孔)。舉例而言，此類結(jié)構不能夠各別分析并且區(qū)分貫孔的頂端出現(xiàn)的貫孔漏電/擊穿問題與貫孔的底端出現(xiàn)的貫孔漏電/擊穿問題有何不同。此資訊對于程序開發(fā)至關重要，對于自對準接觸程序尤其重要。另外，此類貫孔測試結(jié)構無法電氣識別貫孔迭對(overlay)問題，而且無法區(qū)分貫孔-線路與線路-線路漏電及/或擊穿。

技術實現(xiàn)要素：

一第一方面包括一種測試結(jié)構，該測試結(jié)構包含：第一三端點貫孔測試結(jié)構，其包括：第一端點，該第一端點耦接至該結(jié)構的頂層中的第一組感測線；第二端點，該第二端點耦接至該結(jié)構的該頂層中的第二組感測線，其中，該第一組感測線與該第二組感測線布置成梳齒配置；第三端點，該第三端點耦接至該結(jié)構的底層中的第三組感測線；以及多個貫孔，該多個貫孔電氣耦接該結(jié)構的該頂層中的該第二組感測線至該結(jié)構的該底層中的該第三組感測線，各貫孔具有貫孔頂端及貫孔底端。

一第二方面包括半導體晶圓，該半導體晶圓包含：第一三端點貫孔測試結(jié)構，其包括：第一端點，該第一端點耦接至該結(jié)構的頂層中的第一組感測線；第二端點，該第二端點耦接至該結(jié)構的該頂層中的第二組感測線，其中，該第一組感測線與該第二組感測線布置成梳齒配置；第三端點，該第三端點耦接至該結(jié)構的底層中的第三組感測線；以及多個貫孔，該多個貫孔電氣耦接該結(jié)構的該頂層中的該第二組感測線至該結(jié)構的該底層中的該第三組感測線，各貫孔具有貫孔頂端及貫孔底端。

一第三方面包括一種測試方法，該測試方法包含：提供包括至少一個貫孔的三端點貫孔測試結(jié)構；以及使用該三端點貫孔測試結(jié)構，隔離并獲得位在該貫孔的頂端的貫孔頂端測量數(shù)據(jù)以及位在該貫孔的底端的貫孔底端數(shù)據(jù)。

附圖說明

本發(fā)明的這些及其它特征經(jīng)由以下本發(fā)明各項方面的詳細說明，搭配繪示本發(fā)明各項具體實施例的附圖，將得以更加輕易了解。

圖1繪示相關技術貫孔-梳齒測試結(jié)構。

圖2繪示相關技術纏結(jié)式貫孔鏈測試結(jié)構。

圖3根據(jù)具體實施例，繪示三端點貫孔測試結(jié)構。

圖4A及4B根據(jù)具體實施例，繪示圖3的一對貫孔測試結(jié)構。

圖5為在貫孔-頂端與貫孔-底端處，分別使用圖4A及4B中所示貫孔測試結(jié)構獲得的說明性測量比較圖。

圖6根據(jù)具體實施例，繪示與圖3的貫孔測試結(jié)構搭配使用的三端點測試結(jié)構。

圖7A及7B根據(jù)具體實施例，繪示與圖6的測試結(jié)構一起使用的圖3的貫孔測試結(jié)構。

圖8為使用圖7A及7B所示測試結(jié)構收集的貫孔與無貫孔感測數(shù)據(jù)的說明性比較圖。

圖9根據(jù)具體實施例，繪示另一三端點貫孔測試結(jié)構。

圖10根據(jù)具體實施例，繪示圖9的多個三端點貫孔測試結(jié)構。

圖11A及11B根據(jù)具體實施例，分別繪示正X貫孔移位及負X貫孔移位的效應。

圖12根據(jù)具體實施例，為擊穿電壓測量與錯準的說明性關系圖。

圖13根據(jù)具體實施例，為包括貫孔測試結(jié)構的說明性半導體晶圓。

符號說明

10 貫孔測試結(jié)構

12 上層

14 下層

20 比較圖

30 測試結(jié)構

32 上層

34 下層

50 貫孔測試結(jié)構

50-1 貫孔測試結(jié)構

50-2 貫孔測試結(jié)構

50-N 貫孔測試結(jié)構

60 擊穿電壓測量

62 線條

100 半導體晶圓

102 集成電路芯片

104 鋸縫區(qū)。

具體實施方式

如以上所提，本文中揭示的發(fā)明目的涉及集成電路。更具體地說，本發(fā)明目的是涉及貫孔漏電與擊穿測試。

在具體實施例中，本披露的貫孔測試結(jié)構(下文稱為“貫孔測試結(jié)構”)可位于半導體晶圓上圍繞半導體晶粒的鋸縫(kerf)區(qū)域中。鋸縫區(qū)域是制造程序完成時，把半導體晶圓分成個別半導體晶粒的切割區(qū)。在其它具體實施例中，貫孔測試結(jié)構也可位于半導體晶粒里面。貫孔測試結(jié)構可使用半導體處理技術在半導體晶圓上形成。

圖3繪示的是根據(jù)具體實施例的三端點貫孔測試結(jié)構10。貫孔測試結(jié)構10包括配置在多個層(例如：2層)中的多條導電(例如：金屬)感測線、以及把不同層中感測線連接在一起的多個導電貫孔V0。

在圖3所示的具體實施例中，貫孔測試結(jié)構10包括上層12，該上層包含多條隔開且交替的感測線E1、E2。各感測線E1是指定為“上漏(Leak Above)”感測線。貫孔測試結(jié)構10的上層12中的感測線E1是電氣耦接至第一端點T1。

貫孔測試結(jié)構10更包括下層14，該下層包含多條隔開的感測線E3。感測線E3是指定為“下漏(Leak Below)”感測線。貫孔測試結(jié)構10的上層12中的感測線E2透過貫孔V0電氣耦接至貫孔測試結(jié)構10的下層14中的感測線E3。感測線E2電氣耦接至第二端點T2。感測線E3電氣耦接至第三端點T3。在具體實施例中，貫孔測試結(jié)構10的上層12中的感測線E1、E2與貫孔測試結(jié)構10的下層14中的感測線E3彼此垂直。如圖3所示，連接至第一端點T1的感測線E1與連接至第二端點T2的感測線E2是布置成梳齒配置(例如：感測線E1與感測線E2交替)。

與諸如圖1所示的貫孔-梳齒測試結(jié)構以及圖2所示的纏結(jié)式貫孔鏈測試結(jié)構等現(xiàn)有的貫孔測試結(jié)構不同，本披露的貫孔測試結(jié)構10能夠把貫孔的頂端(貫孔-頂端)出現(xiàn)的問題與貫孔的底端(貫孔-底端)出現(xiàn)的問題作區(qū)分。再者，貫孔測試結(jié)構10可用于區(qū)分貫孔-線路與線路-線路問題。貫孔測試結(jié)構10也可用于識別貫孔迭對問題。

根據(jù)具體實施例，如圖4A、4B所示，可提供貫孔測試結(jié)構10的多個克隆拷貝(cloned copy)。如圖4A所示，可令端點T3維持浮動，在分別穿過端點T1與T2的感測線E1與E2之間施加偏壓V_via-top來隔離并且調(diào)查貫孔-頂端問題。再者，如圖4B所示，可令端點T1維持浮動，在分別穿過端點T2與T3的感測線E2與E3之間施加偏壓V_via-bot來隔離并且調(diào)查貫孔-底端問題。圖4A、4B中施加至貫孔測試結(jié)構10的偏壓V_via-top、V_via-bot可以不同，而且可收集并評估各類數(shù)據(jù)(例如：漏電流、擊穿電壓等)。

圖5繪示使用例如圖4A、4B所示貫孔測試結(jié)構10獲得的貫孔-頂端與貫孔-底端感測數(shù)據(jù)的說明性比較圖20。在這項實施例中，清楚看到貫孔-底端比貫孔-頂端出現(xiàn)更槽的擊穿電壓問題。也就是說，在貫孔-底端測得的擊穿電壓小于在貫孔-頂端測得的擊穿電壓。擊穿電壓可例如通過施加以固定率線性升高的電壓來測定。漏電流是在電壓上升時測量。漏電流出現(xiàn)陡峭(例如：突然)升高的點位是擊穿電壓。

其它數(shù)據(jù)可通過運用與圖3所示類似但不具有貫孔V0的測試結(jié)構來推導。舉例而言，如圖6所示，測試結(jié)構30實質(zhì)為圖3的貫孔測試結(jié)構10的仿制件(clone)(但不具有任何貫孔V0)，其包括上層32，該上層包含多條隔開且交替的感測線E1、E2。測試結(jié)構30的上層32中的感測線E1電氣耦接至第一端點T1。測試結(jié)構30的上層32中的感測線E2電氣耦接至第二端點T2。

測試結(jié)構30更包括下層34，該下層包含多條隔開的感測線E3。然而，與圖3所示的貫孔測試結(jié)構10不同，測試結(jié)構30的上層32中的感測線E2未電氣耦接至測試結(jié)構30的下層34中的感測線E3。在測試結(jié)構30中，感測線E3電氣耦接至第三端點T3。

根據(jù)具體實施例，貫孔-線路對比線路-線路的問題可在某些操作條件下，通過比較圖3的貫孔測試結(jié)構10的操作與圖6的測試結(jié)構30的操作來檢驗。舉例而言，如圖7A及7B所示，各測試結(jié)構10、30的端點T1與T3連結(jié)在一起。偏壓V_bias施加于測試結(jié)構10、30兩者中的端點(T1、T3)與T2之間。施加至圖7A、7B所示測試結(jié)構10、30的偏壓V_bias可以不同，而且可收集并評估各種數(shù)據(jù)(例如：擊穿電壓數(shù)據(jù))。

圖8繪示分別使用圖7A、7B所示測試結(jié)構10、30收集的貫孔與無貫孔感測數(shù)據(jù)的說明性比較圖。在這項實施例中，清楚看到貫孔V0對擊穿電壓的影響大，而且貫孔V0的底端尺寸控制差。

圖9根據(jù)具體實施例，繪示另一三端點貫孔測試結(jié)構50。貫孔測試結(jié)構50類似于圖3所示的貫孔測試結(jié)構10，差別在于貫孔V0與鄰接線(例如：感測線E1)之間的間距已通過沿著X軸及/或Y軸使貫孔V0移位一距離來調(diào)制。如圖10所示，可為了測試目的而提供多個這些貫孔測試結(jié)構50-1、50-2、...、50-N，對于各貫孔測試結(jié)構，貫孔V0沿著X軸及/或Y軸的移位量都不同。

使用貫孔測試結(jié)構50，各式各樣的數(shù)據(jù)可定量擷取并用于分析，例如迭對(overlay)、貫孔尺寸、線寬、貫孔-線路、及其它問題。舉例而言，圖11A、11B分別繪示因為負X移位及正X移位導致的擊穿電壓效應，箭號指示貫孔V0錯準(misalignment)加大。由圖11A、11B可輕易看出，擊穿電壓隨著錯準量順著X方向加大而降低。

其它資訊可通過對具有不同貫孔V0錯準的多個貫孔測試結(jié)構50比較擊穿電壓與貫孔V0錯準來獲得。圖12展示的是繪示擊穿電壓與錯準的說明性關系圖。

在圖12中，多個擊穿電壓測量60是使用順著X方向具有不同貫孔V0錯準的多個測試結(jié)構50來進行。如能看出的是，最高擊穿電壓V_bd-max在存在有-2nm貫孔錯準時出現(xiàn)。這指示半導體晶圓處理之后，呈現(xiàn)-2nm的總迭對移位X_OL。因此，-2nm貫孔錯準結(jié)構可用于引回+2nm迭對移位以提供最置中的結(jié)構，同時擊穿電壓最高。

兩條線路之間的實際間距X_PP可基于導致零擊穿電壓(即貫孔V0將會接觸相鄰線路的點位)的負與正錯準距離的總計，從圖12的關系圖擷取出來。貫孔-線路間距可通過把原始設計間距減去迭對移位X_OL來測定。再者，如圖12所示，擊穿場強度E_BD是通過線條62的斜率來給定。

圖13展示半導體晶圓100的俯視示意圖，該半導體晶圓包括集成電路芯片102以及位于此等集成電路芯片102之間的鋸縫區(qū)104。以上根據(jù)具體實施例所述的貫孔測試結(jié)構可在鋸縫區(qū)104中形成。

貫孔測試結(jié)構的各項例示性具體實施例已在本文中揭示。然而，本領的域技術人員應該了解此類貫孔測試結(jié)構中元件(例如：感測線、貫孔、端點等)的數(shù)目并不受限于圖中所示。

本文中使用的術語目的只是為了說明特定例示性具體實施例，而且用意不在于限制。單數(shù)形式“一”及“該”于本文中使用時，用意可在于也包括復數(shù)形式，除非內(nèi)容另有清楚指示?！鞍?、“包括”及“具有”等詞具有可兼性，并因此指明所述特征、整體、步驟、操作、元件及/或元件的存在，但未排除一或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、元件及/或其群組的存在或加入。本文中所述的方法步驟、程序及操作不是要視為其必然需要按照所述或所示的特定順序來進行，除非進行順序有具體確定。還要了解的是，可運用另外或替代的步驟。

當一元件或?qū)臃Q為位在另一元件或?qū)印吧稀薄ⅰ敖雍现痢?、“連接至”或“耦接至”另一元件時，該元件或?qū)涌芍苯游辉谠摿硪辉驅(qū)由?、接合、連接或耦接至該另一元件或?qū)印⒒蚩纱嬖谥薪樵驅(qū)?。相比之下，當一元件稱為“直接位在”另一元件或?qū)印吧稀?、“直接接合至”、“直接連接至”或“直接耦接至”另一元件或?qū)訒r，可能不存在中介元件或?qū)?。用于說明元件與元件之間關系的字組應該以相似的方式來詮釋(例如：“介于...之間”相對于“直接介于...之間”、“相鄰”相對于“直接相鄰”等)?！凹?或”一詞于本文中使用時，包括相關列示項目一或多個的任何及所有組合。

諸如“內(nèi)”、“外”、“下方”、“下面”、“下”、“上面”、“上”及類似者等空間相對用語可在本文中用于方便說明，用以說明如圖中所示，一個元件或特征與另一(多個)元件或特征的關系。除了圖中所示方位以外，空間相對用語用意還可在于含括使用或操作的裝置的不同方位。舉例而言，若圖中裝置翻倒，說明成位在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件則會取向為位在此等其它元件或特征“上面”。因此，“下面”這個例示性用語可含括上面與下面這兩種方位。裝置可按另一種方式取向(轉(zhuǎn)動90度或轉(zhuǎn)動到其它方位)，從而可詮釋本文中使用的空間相對描述符。

本發(fā)明的各項方面的前述說明已為了描述及說明目的而介紹。用意不在于窮舉或把本發(fā)明限制于所揭示的精確形式，而且許多修改及變例明顯是有可能的。此類對于本領域的技術人員可能顯而易見的修改及變例是如隨附權利要求所界定，包括于本發(fā)明的范疇內(nèi)。

本發(fā)明的各項具體實施例的說明已為了描述目的而介紹，但用意不在于窮舉或受限于所揭示的具體實施例。許多修改及變例對于本領域的技術人員將會顯而易見，但不會脫離所述具體實施例的范疇及精神。本文中使用的術語在選擇方面是為了最佳闡釋具體實施例的原理、對于市售技術的實務應用或技術改良、或是為了讓本領域的技術人員能夠了解本文中揭示的具體實施例。