本實用新型涉及半導體技術領域，特別是涉及一種監(jiān)測通孔偏移的測試結構。

背景技術：

隨著技術的發(fā)展，集成電路內包含的晶體管等半導體器件的數(shù)目越來越多，為了將半導體器件連接起來，集成電路內一般設置有多個金屬層，各金屬層之間通過通孔(Via)連接。通孔制作在金屬層之間的介質層中，當制作的通孔發(fā)生偏移(misalignment)時，介質層會變薄，在應用過程中可能發(fā)生擊穿而出現(xiàn)短路，尤其是針對14nm先進技術節(jié)點，這種現(xiàn)象更容易發(fā)生。業(yè)界在集成電路制造過程中，通常會在晶圓的各個集成電路芯片周邊制造測試結構，再在制造完成后對測試結構進行檢測，以對相應的制造工藝進行測試。

如圖1和2所示為現(xiàn)有技術中兩種用于監(jiān)測通孔偏移的測試結構。其中，圖1為梳狀測試結構，所述梳狀測試結構包括一對交錯設置的梳狀結構，每一個梳狀結構包括兩層金屬層，金屬層之間通過通孔電連，對兩個梳狀結構施加不同的電壓，通過測試通孔之間、以及通孔與金屬層之間的耐壓情況，可以判斷通孔是否發(fā)生偏移；圖2為梳狀-蛇形測試結構，所述梳狀測試結構包括一對交錯設置的梳狀結構，蛇形結構則設置在梳狀結構之間，每一個梳狀結構包括兩層金屬層，金屬層之間通過通孔電連，蛇形結構包括兩層金屬層，金屬層之間也通過通孔電連，對梳狀結構和蛇形結構施加不同的電壓，通過測試通孔之間、以及通孔與金屬層之間的耐壓情況，可以判斷通孔是否發(fā)生偏移。但是，現(xiàn)有技術的這兩種測試結構，均只能測試單一方向的通孔偏移情況，對于其他方向的通孔偏移則無法偵測。

因此，提供一種新的監(jiān)測通孔偏移的測試結構實屬必要。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種監(jiān)測通孔偏移的測試結構，用于解決現(xiàn)有技術中測試結構只能監(jiān)測單一方向的通孔偏移的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種監(jiān)測通孔偏移的測試結構，所述測試結構至少包括第一測試結構、第二測試結構和第三測試結構；

所述第一測試結構包括上下兩層金屬層和設置于所述兩層金屬層之間的第一通孔；

所述第二測試結構包括上下兩層金屬層和設置于所述兩層金屬層之間的第二通孔；

所述第三測試結構包括上下兩層金屬層和設置于所述兩層金屬層之間的第三通孔；

所述第二通孔和其中一部分第一通孔在X方向上面對面設置、和另一部分第一通孔在Y方向上交錯設置；

所述第一通孔和第三通孔在X方向上交錯設置。

作為本實用新型監(jiān)測通孔偏移的測試結構的一種優(yōu)化的方案，所述第一測試結構的上層金屬層、所述第二測試結構的上層金屬層、所述第三測試結構的上層金屬層位于同一層；所述第一測試結構的下層金屬層、所述第二測試結構的下層金屬層、所述第三測試結構的下層金屬層位于同一層。

作為本實用新型監(jiān)測通孔偏移的測試結構的一種優(yōu)化的方案，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔的高度相等。

作為本實用新型監(jiān)測通孔偏移的測試結構的一種優(yōu)化的方案，測試結構重復排列構成多組單元測試結構。

作為本實用新型監(jiān)測通孔偏移的測試結構的一種優(yōu)化的方案，第一測試結構電連至第一焊墊，所述第二測試結構電連至第二焊墊，所述第三測試結構電連至第三焊墊。

作為本實用新型監(jiān)測通孔偏移的測試結構的一種優(yōu)化的方案，分別施加電壓至所述第一焊墊和第三焊墊，監(jiān)測所述第三測試結構中的第三通孔或者金屬層是否與第一測試結構中位置對應的金屬層或第一通孔在X方向上存在偏移。

作為本實用新型監(jiān)測通孔偏移的測試結構的一種優(yōu)化的方案，分別施加電壓至所述第一焊墊和第二焊墊，同時監(jiān)測所述第一測試結構中的第一通孔或者金屬層是否與第二測試結構中位置對應的金屬層或第二通孔在Y方向上存在偏移、所述第一測試結構中的第一通孔與第二測試結構中的第二通孔是否存在面對面偏移。

作為本實用新型監(jiān)測通孔偏移的測試結構的一種優(yōu)化的方案，分別施加電壓至所述第一焊墊、第二焊墊和第三焊墊，同時監(jiān)測所述第三測試結構中的第三通孔或者金屬層是否與第一測試結構中位置對應的金屬層或第一通孔在X方向上存在偏移、監(jiān)測所述第一測試結構中的第一通孔或者金屬層是否與第二測試結構中位置對應的金屬層或第二通孔在Y方向上存在偏移、所述第一測試結構中的第一通孔與第二測試結構中的第二通孔是否存在面對面偏移。

作為本實用新型監(jiān)測通孔偏移的測試結構的一種優(yōu)化的方案，所述第一測試結構電連至第一焊墊、所述第二測試結構和所述第三測試結構電連至第二焊墊。

作為本實用新型監(jiān)測通孔偏移的測試結構的一種優(yōu)化的方案，施加電壓至所述第一焊墊和第二焊墊，同時監(jiān)測所述第三測試結構中的第三通孔或者金屬層是否與第一測試結構中位置對應的金屬層或第一通孔在X方向上存在偏移、監(jiān)測所述第一測試結構中的第一通孔或者金屬層是否與第二測試結構中位置對應的金屬層或第二通孔在Y方向上存在偏移、所述第一測試結構中的第一通孔與第二測試結構中的第二通孔是否存在面對面偏移。

如上所述，本實用新型的監(jiān)測通孔偏移的測試結構，具有以下有益效果：

1、本實用新型通過分別給第一測試結構和第二測試結構施加電壓、或者第一測試結構和第三測試結構施加電壓、或者三個測試結構同時施加電壓，可以分別監(jiān)測通孔在X方向與金屬層是否發(fā)生偏移、或者通孔在Y方向與金屬層是否發(fā)生偏移和測試結構通孔之間面對面發(fā)生偏移以及通孔刻蝕工藝的情況或者同時監(jiān)測以上偏移情況；

2、本實用新型通過給第一測試結構施加電壓，給第二測試結構和第三測試結構施加相同電壓，可以同時監(jiān)測通孔在X方向與金屬層是否發(fā)生偏移、或者通孔在Y方向與金屬層是否發(fā)生偏移和測試結構通孔之間面對面發(fā)生偏移以及通孔刻蝕工藝的情況，并且通過給第二測試結構和第三測試結構施加相同電壓，能夠減少焊墊(pad)的數(shù)量，提高焊墊的利用率。

3、通過本實用新型測試結構，可以更精確地監(jiān)測到由于通孔偏移效應導致的空間介質層變薄的現(xiàn)象，極大地提高了監(jiān)測的敏感性。

附圖說明

圖1顯示為現(xiàn)有技術中監(jiān)測通孔偏移的測試結構的示意圖。

圖2顯示為現(xiàn)有技術中監(jiān)測通孔偏移的測試結構的另一種示意圖。

圖3顯示為本實用新型實施例一中監(jiān)測通孔偏移的測試結構的示意圖。

圖4顯示為沿圖3中AA’方向的剖視圖。

圖5顯示為本實用新型實施例二中監(jiān)測通孔偏移的測試結構的示意圖。

元件標號說明

11,21,31 金屬層

111 下層金屬層

112 上層金屬層

12,121,122 第一通孔

13 第一焊墊

22 第二通孔

23 第二焊墊

32 第三通孔

33 第三焊墊

4 第三金屬層

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。

請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。

實施例一

如圖3和圖4所示，本實用新型提供一種監(jiān)測通孔偏移的測試結構，所述測試結構至少包括：第一測試結構、第二測試結構和第三測試結構。

其中，所述第一測試結構包括上下兩層金屬層11和設置于所述兩層金屬層11之間的第一通孔12。需要說明的是，圖3是俯視圖，只能看見上層金屬層112，下層金屬層111被覆蓋無法展示。圖4為沿圖3中AA’方向的剖視圖。具體地，所述第一通孔12制作在所述兩層金屬層之間11的介質層(未予以圖示)中，所述第一通孔12為填充有金屬的通孔。

其中，所述第二測試結構包括上下兩層金屬層21和設置于所述兩層金屬層21之間的第二通孔22。同樣，附圖3只能展示所述兩層金屬層中的上層金屬層，下層金屬層被覆蓋無法展示。具體地，所述第二通孔22制作在所述兩層金屬層21之間的介質層(未予以圖示)中，所述第二通孔22為填充有金屬的通孔。

其中，所述第三測試結構包括上下兩層金屬層31和設置于所述兩層金屬層31之間的第三通孔32。同樣，附圖3只能展示所述兩層金屬層中的上層金屬層，下層金屬層被覆蓋無法展示。具體地，所述第三通孔32制作在所述兩層金屬層之間31的介質層(未予以圖示)中，所述第三通孔32為填充有金屬的通孔。

所述第一測試結構中，所述第一通孔12包含兩部分，其中一部分第一通孔121與所述第二通孔22在X方向上面對面設置，而另一部分第一通孔122則與第二通孔22在Y方向上交錯設置，即在Y方向上，第一通孔122面對的是第二測試結構中的金屬層。

另外，所述第一通孔12和第三通孔32在X方向上交錯設置，即第一通孔12面對的是第三測試結構中的金屬層。具體地，與所述第二通孔22在X方向上面對面設置的那部分第一通孔121與所述第三通孔32在X方向上交錯設置。

進一步地，所述第一測試結構的上層金屬層、所述第二測試結構的上層金屬層、所述第三測試結構的上層金屬層位于同一層；所述第一測試結構的下層金屬層、所述第二測試結構的下層金屬層、所述第三測試結構的下層金屬層位于同一層。所述第一通孔12、第二通孔22和第三通孔32的高度相等。

所述第一測試結構電連至第一焊墊13，所述第二測試結構電連至第二焊墊23，所述第三測試結構電連至第三焊墊33。具體地，所述第一測試結構、所述第二測試結構、所述第三測試結構分別通過各自結構中兩層金屬層中的任何一層電連至第一焊墊13、第二焊墊23、第三焊墊33。通過所述第一焊墊13，可以給所述第一測試結構施加電壓。通過所述第二焊墊23，可以給所述第二測試結構施加電壓，通過所述第三焊墊33，可以給所述第三測試結構施加電壓。

本實施例中，所述第三測試結構通過一第三金屬層4電連至第三焊墊33。

作為示例，本實施例中，所述第一測試結構為一對面對面設置的梳狀結構；所述第二測試結構包括設于所述梳狀結構之間的若干條平行狀結構；所述第三測試結構包括設于所述梳狀結構外兩側的一對垂直狀結構。當然，在其他實施例中，所述第一測試結構、第二測試結構和第三測試結構也可以為其他合適的結構。

本實用新型測試結構的工作過程包括如下三種情況：

1、通過所述第一焊墊13和第三焊墊33，分別給所述第一測試結構和第三測試結構施加電壓，第二焊墊23不施加電壓，此時，若所述第一測試結構上的第一通孔121或第三測試結構上的第三通孔32沿X方向有所偏移，則會使得所述第三測試結構中的第三通孔與第一測試結構的金屬層11之間、第三測試結構的金屬層31與第一測試結構的第一通孔121之間存在偏移，導致所述第一測試結構和第三測試結構之間的介質層變薄，從而使測試結構的擊穿電壓發(fā)生變化。因此，技術人員從擊穿電壓是否發(fā)生變化，可以判斷第一通孔121或第三通孔31沿X方向是否有偏移。

2、通過所述第一焊墊13和第二焊墊23，分別給所述第一測試結構和第二測試結構施加電壓，第三焊墊33不施加電壓，此時，若所述第一測試結構上的第一通孔122或第二測試結構上的第二通孔22沿Y方向有所偏移，則會使得所述第一測試結構中的第一通孔122與第二測試結構的金屬層21之間、第一測試結構的金屬層11與第二測試結構第二通孔22之間存在偏移，導致所述第一測試結構和第二測試結構之間的介質層變?。涣硗?，面對面的第一通孔121和第二通孔22之間發(fā)生偏移，也會導致所述第一測試結構和第二測試結構之間的介質層變薄，從而使測試結構的擊穿電壓發(fā)生變化。

3、通過所述第一焊墊13、第二焊墊23和第三焊墊33，分別給所述第一測試結構、第二測試結構和第三測試結構施加電壓，此時，以上所有情況下發(fā)生的通孔偏移均會由本測試結構監(jiān)測到。

需要說明的是，在實際應用中，一般都會設置若干個所述測試結構，所述測試結構重復排列構成多組單元測試結構。

實施例二

如圖5所示，本實用新型提供一種監(jiān)測通孔偏移的測試結構，所述測試結構至少包括：第一測試結構、第二測試結構，第三測試結構。

需要說明的是，本實施例與實施例一的區(qū)別是，本實施例的第二測試結構與第三測試結構點連至同一焊墊，即第二焊墊23，而實施例一中的第二測試結構和第三測試結構分別連接至不同焊墊，即分別連接至第二焊墊23和第三焊墊33。當給實施例一中的第二焊墊23和第三焊墊33施加相同電壓時，實施例一的測試結構則與本實施例中的測試結構監(jiān)測效果一致。

本實用新型測試結構的工作過程如下：

通過所述第一焊墊13、第二焊墊23，分別給所述第一測試結構、第二測試結構施加不同的電壓，此時，本測試結構可以同時監(jiān)測所述第三測試結構中的第三通孔32或者金屬層31是否與第一測試結構中位置對應的金屬層11或第一通孔121在X方向上存在偏移、監(jiān)測所述第一測試結構中的第一通孔122或者金屬層11是否與第二測試結構中位置對應的金屬層21或第二通孔22在Y方向上存在偏移、所述第一測試結構中的第一通孔121與第二測試結構中的第二通孔22是否存在面對面偏移。若以上通孔發(fā)生偏移則會使得所述第一測試結構、第二測試結構、第三測試結構之間的介質層變薄，從而使測試結構的擊穿電壓發(fā)生變化。因此，技術人員從擊穿電壓是否發(fā)生變化，可以判斷測試結構中是否有通孔發(fā)生偏移。

需要說明的是，在實際應用中，一般都會設置若干個所述測試結構，所述測試結構重復排列構成多組單元測試結構。

本實施例中的測試結構，僅僅設置兩個焊墊13、23，與實施例一的測試結構相比，可以節(jié)省版圖面積，提高焊墊的利用率。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。