测试结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种测试结构，包括：相互并联的多条支路，每条中包括相互串联的测试单元和保护单元，测试单元包括至少两条间隔排列的金属线和设置于相邻金属线之间的介电材料层，介电材料层分别与其两侧相邻的金属线接触，每个测试单元中各相邻金属线之间的距离相等，且相邻金属线之间存在可变化的电势差，用于当电势差增大到一定数值时电击穿介电材料层，保护单元防止其所在支路的介电材料层被击穿后支路的电流过大。保护单元与测试单元串联成支路后，将多条支路并联，能够在一次测量中得到介电材料在不同厚度下的击穿电压，节约了测试资源，提高了测试效率。

Test structure

The utility model provides a test structure, which comprises a plurality of parallel branches, each of which comprises a test unit and a protection unit connected in series with each other, and the test unit comprises at least two spaced metal wires and a dielectric material layer arranged between adjacent metal wires, and a dielectric material layer adjacent to the two sides of the dielectric material layer respectively. Metal wire contact, the distance between adjacent metal wires in each test unit is equal, and there is a variable potential difference between adjacent metal wires. It is used to break down the dielectric material layer when the potential difference increases to a certain value, and the protection unit prevents the dielectric material layer in the branch from being broken down by excessive current. After the protection unit and the test unit are connected in series into branches, the breakdown voltages of dielectric materials with different thickness can be obtained by parallel connection of multiple branches in one measurement, which saves test resources and improves test efficiency.

【技术实现步骤摘要】
测试结构
本技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种测试结构。
技术介绍
介电材料层在半导体器件中有着广泛的应用。随着半导体器件尺寸的不断减小，对介电材料层可靠性的要求也相应提高。通常，评价介电材料层可靠性的标准为介电材料层被击穿时电压的大小，这个电压被称为介电材料层的击穿电压。击穿电压越大表明介电材料层的介电绝缘性能越好。又由于介电材料层的击穿电压与其厚度有关，因此通过测试不同厚度下，介电材料层击穿电压的大小，从而能够获得介电材料层的击穿电压与其厚度之间的关系。目前，现有技术测量介电材料层的击穿电压时，是将介电材料层置于金属线之间，金属线之间的间距即为介电材料层的厚度。通过设置多组测试元件，各组测试元件中金属线的间距不相同，逐个测量测试元件的击穿电压，从而得到间距与击穿电压之间的关系。但是，现有技术的测试结构使得测试步骤比较繁琐，而且需要设置较多的测试点，浪费测试资源。因此，亟需一种既能简化测试步骤又能利用较少测试资源，进而提高测试效率的测试结构。
技术实现思路
本技术提供了一种测试结构，保护单元与测试单元相互串联组成一条支路，多条支路组成并联的结构，一次测量即可得到介电材料在不同厚度下的击穿电压。本技术实施例提供了一种测试结构，包括：相互并联的多条支路，每条中包括相互串联的测试单元和保护单元，测试单元包括至少两条间隔排列的金属线和设置于相邻金属线之间的介电材料层，介电材料层分别与其两侧相邻的金属线接触，每个测试单元中各相邻金属线之间的距离相等，且相邻金属线之间存在可变化的电势差，用于当电势差增大到一定数值时电击穿介电材料层，保护单元防止其所在支路的介电材料层被击穿后支路的电流过大。可选的，每个测试单元中金属线平行间隔排列。可选的，每个测试单元中相邻金属线之间的距离大于等于10μm。可选的，各条支路的测试单元中相邻金属线之间的距离互不相等。可选的，不同支路的测试单元中相邻金属线之间的距离之差大于等于5μm。可选的，保护单元包括二极管或保护电阻。可选的，保护单元的击穿电压大于测试结构中介电材料层最大的击穿电压。可选的，二极管为肖特基二极管。可选的，肖特基二极管的击穿电压大于等于90V。可选的，保护电阻的电阻值大于等于100Ω。可选的，还包括：测试电源，测试电源的正负极分别与每个测试单元中相邻的金属线电连接。本技术的技术方案与现有技术相比，具有以下优点：本技术的测试结构中包括相互并联的多条支路，每条支路中包括相互串联的测试单元和保护单元。多条支路相互并联，使得一次测量即可得到介电材料层在不同厚度下的击穿电压，提高了测试的效率。同时，在每条支路中含有相互串联的测试单元与保护单元。当所在支路的介电材料层被击穿后，保护单元能够避免因所在支路的电流过载而对其他支路的测试造成影响。另外，相邻金属线之间存在可变化的电势差。通过调节支路两端的电势差，能够满足在一次测试的过程中，不同厚度的介电材料层被击穿，节省了测试资源。进一步的，各条支路的测试单元中相邻金属线之间的距离互不相等。各支路的测试单元中，相邻金属线之间的距离互不相等，即，将不同厚度的介电材料层设置在同一个测试结构中，不同支路的介电材料层对应不同的击穿电压，提高了测试的效率，节省了测试资源。进一步的，二极管为肖特基二极管。肖特基二极管的击穿电压相对较高，能够保证当所有支路的介电材料层被击穿后，肖特基二极管作为保护单元还能够正常工作，保证了测试结构的可靠性。附图说明图1是根据本技术的一个实施例的测试结构的连接示意图；图2是根据本技术的再一个实施例的测试结构的连接示意图；图3是根据本技术的又一个实施例的测试结构的连接示意图。具体实施方式如前所述，现有的介电材料层测试结构存在测试点较多、测试结构复杂、测试效率低等问题。经研究发现，造成上述问题的原因为：不同厚度介电材料层的击穿电压需要分别单独测试。为了解决该问题，本技术提供了一种测试结构，将不同厚度的介电材料层并联起来，经过一次测量即可得到不同厚度介电材料层的击穿电压。现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本技术范围的限制。此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要对其进行进一步讨论。第一实施例。请参考图1，测试单元Tx与保护单元101相串联组成一条支路，且不同的支路相并联。测试单元Tx中包括至少两条间隔排列的金属线102和设置于相邻金属线102之间的介电材料层103。在本技术实施例中，x为不同支路测试单元的标号，也代表了不同的支路。具体的，在本技术实施例中，x＝1，2，3，4，即测试单元T1，T2，T3，T4。在本技术的其他实施例中，测试单元Tx的个数可以多于或少于4个，并不做具体限制。金属线102起到导电的作用，从而能够在介电材料层103的两侧施加电压。明显的，在本技术实施例中，介电材料层103要与和其相邻的金属线102接触。在一个测试单元Tx中，相邻金属线102之间的间距相等。具体的，在本技术实施例中，一个测试单元Tx中包括3条金属线102，且金属线102相互平行排列。在这里，需要说明的是，在本技术的其他实施例中，一个测试单元Tx中，金属线102可以有2条，也可以多余3条，并不做具体限制。同时，在本技术的其他实施例中，一个测试单元Tx中，金属线102可以不完全平行，只要保证各相邻金属线102之间的间距相等即可。在本技术的实施例中，不同支路的测试单元相邻金属线102之间的距离不相等，即在T1，T2，T3，T4中，h1≠h2≠h3≠h4。相邻金属线102之间的距离也代表了相邻金属线102之间介电材料层103的厚度。所以，在本技术实施例中，不同支路的测试单元中，相邻金属线102之间介电材料层103的厚度各不相等，且h1＜h2＜h3＜h4。当介电材料层130的厚度过小时，材料的介电性能也会相应变差。因此，在实际应用中，介电材料层103的厚度大于等于10μm，即每个测试单元Tx中相邻金属线102之间的距离大于等于10μm。具体的，在本技术的实施例的测试结构中，介电材料层103的最小厚度为10μm。在本技术的另一实施例测试结构中，介电材料层103的最小厚度为50μm。又由于在实际的测试中，当不同介电材料层103的厚度接近时，测得的击穿电压也很接近，这样的结果在实际应用中可以认为是近似相等。因此，为了得到介电材料层103厚度与击穿电压的对应关系，不同测试单元中介电材料层103的厚度差大于等于5μm，即不同支路的测试单元Tx中相邻金属线102之间的距离之差大于等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试结构，其特征在于，包括：相互并联的多条支路，每条所述支路中包括相互串联的测试单元和保护单元，所述测试单元包括至少两条间隔排列的金属线和设置于相邻所述金属线之间的介电材料层，所述介电材料层分别与其两侧相邻的所述金属线接触，每个所述测试单元中各相邻所述金属线之间的距离相等，且相邻所述金属线之间存在可变化的电势差，用于当所述电势差增大到一定数值时电击穿所述介电材料层，所述保护单元防止其所在所述支路的所述介电材料层被击穿后所述支路的电流过大。

【技术特征摘要】
1.一种测试结构，其特征在于，包括：相互并联的多条支路，每条所述支路中包括相互串联的测试单元和保护单元，所述测试单元包括至少两条间隔排列的金属线和设置于相邻所述金属线之间的介电材料层，所述介电材料层分别与其两侧相邻的所述金属线接触，每个所述测试单元中各相邻所述金属线之间的距离相等，且相邻所述金属线之间存在可变化的电势差，用于当所述电势差增大到一定数值时电击穿所述介电材料层，所述保护单元防止其所在所述支路的所述介电材料层被击穿后所述支路的电流过大。2.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，每个所述测试单元中所述金属线平行间隔排列。3.根据权利要求2所述的测试结构，其特征在于，每个所述测试单元中相邻所述金属线之间的距离大于等于10μm。4.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，各条所述支路的所述测试单元中相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯军宏，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路新技术研发上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31