测试结构及凹槽刻蚀检测方法技术

本发明专利技术揭示了一种测试结构及凹槽刻蚀检测方法，测试结构包括：前端结构；位于所述前端结构上的第一金属层；位于所述第一金属层上的层间介质层，所述层间介质层具有凹槽；位于所述凹槽中的第二金属层；以及分别自第一金属层和第二金属层引出的测试端，以检测第一金属层和第二金属层之间的击穿电压；其中，所述第一金属层和第二金属层在层叠方向具有重叠的拐角。于是通过测量第一金属层和第二金属层之间的击穿电压，就可以知晓在刻蚀层间介质层形成凹槽时，刻蚀过程是否异常。由此可以及时发现异常，提高良率。

【技术实现步骤摘要】
测试结构及凹槽刻蚀检测方法
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种测试结构及凹槽刻蚀检测方法。
技术介绍
由于各种电子部件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度的持续改进，半导体产业已经经历了快速发展。大多数情况下，集成密度的这种改进来自于最小部件尺寸的持续减小(例如，朝着亚20nm节点缩小半导体工艺节点)，其允许更多的组件集成至给定面积内。随着最近对小型化、更高的速度、更大的带宽、以及更低的功率消耗和延迟的需求的增长，对半导体制程工艺质量需求更为严苛。在这种需求下，金属层间的隔离也就成为一个需要重点关注的内容。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测试结构及凹槽刻蚀检测方法，以检测凹槽刻蚀时是否异常。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种测试结构，包括：前端结构；位于所述前端结构上的第一金属层；位于所述第一金属层上的层间介质层，所述层间介质层具有凹槽；位于所述凹槽中的第二金属层；以及分别自所述第一金属层和所述第二金属层引出的测试端，以检测所述第一金属层和所述第二金属层之间的击穿电压；其中，所述第一金属层和第二金属层在层叠方向具有重叠的拐角。可选的，对于所述的测试结构，所述第一金属层包括多个第一金属块和多个第一连接线，多个所述第一金属块呈阵列状排布，相邻所述第一金属块之间由所述第一连接线连通。可选的，对于所述的测试结构，所述第一金属块呈长方体。可选的，对于所述的测试结构，所述第二金属层包括多个第二金属块和多个第二连接线，多个所述第二金属块呈阵列状排布，相邻所述第二金属块之间由所述第二连接线连通。可选的，对于所述的测试结构，所述第二金属块呈长方体。本专利技术还提供一种凹槽刻蚀检测方法，包括：提供前端结构；在所述前端结构上形成第一金属层；在所述第一金属层上形成层间介质层；刻蚀所述层间介质层形成凹槽；在所述凹槽中形成第二金属层，所述第一金属层和所述第二金属层在层叠方向具有重叠的拐角；自所述第一金属层和所述第二金属层引出测试端；以及通过所述测试端测量所述第一金属层和所述第二金属层之间的击穿电压，以判断所述凹槽的刻蚀是否异常。可选的，对于所述的凹槽刻蚀检测方法，所述前端结构具有一前端介质层；在所述前端结构上形成第一金属层的步骤包括：采用光刻刻蚀工艺在所述前端介质层中形成多个第一开口和连接相邻第一开口的多个第一连接槽，所述多个第一开口呈阵列状排布；在所述多个第一开口和多个第一连接槽中形成第一金属材料层；以及平坦化所述第一金属材料层与所述前端介质层齐平，获得所述第一金属层。可选的，对于所述的凹槽刻蚀检测方法，所述多个第一开口呈长方体。可选的，对于所述的凹槽刻蚀检测方法，采用氧等离子体刻蚀所述层间介质层形成凹槽。可选的，对于所述的凹槽刻蚀检测方法，所述凹槽包括多个第二开口和连接相邻第二开口的多个第二连接槽，所述多个第二开口呈阵列状排布。可选的，对于所述的凹槽刻蚀检测方法，所述多个第二开口呈长方体。可选的，对于所述的凹槽刻蚀检测方法，测量第一金属层和第二金属层之间的击穿电压，以判断所述凹槽的刻蚀是否异常的步骤包括：若所述击穿电压在标准击穿电压的许可范围内，则判断所述凹槽的刻蚀正常；若所述击穿电压小于标准击穿电压的许可范围的最小值，则判断所述凹槽过刻蚀。本专利技术提供的测试结构及凹槽刻蚀检测方法中，测试结构包括：前端结构；位于所述前端结构上的第一金属层；位于所述第一金属层上的层间介质层，所述层间介质层具有凹槽；位于所述凹槽中的第二金属层；以及分别自第一金属层和第二金属层引出的测试端，以检测第一金属层和第二金属层之间的击穿电压；其中，所述第一金属层和第二金属层在层叠方向具有重叠的拐角。于是通过测量第一金属层和第二金属层之间的击穿电压，就可以知晓在刻蚀层间介质层形成凹槽时，刻蚀过程是否异常。由此可以及时发现异常，提高良率。附图说明图1-图3为一种顶层金属形成过程示意图；图4为本专利技术一实施例中凹槽刻蚀检测方法的流程图；图5为本专利技术一实施例中提供前端结构的前端介质层的示意图；图6a为本专利技术一实施例中刻蚀前端介质层的俯视示意图；图6b为沿图6a中A-A'处的剖面图；图7为本专利技术一实施例中形成第一金属层的示意图；图8为本专利技术一实施例中形成层间介质层的示意图；图9a为本专利技术一实施例中刻蚀层间介质层形成凹槽的俯视示意图；图9b为沿图9a中B-B'处的剖面图；图10为本专利技术一实施例中形成第二金属层的示意图；图11为本专利技术一实施例中形成的测试结构的俯视示意图；图12为本专利技术一实施例中刻蚀形成凹槽出现异常时的示意图；图13为本专利技术一实施例中刻蚀形成凹槽出现异常后形成第二金属层的示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的测试结构及凹槽刻蚀检测方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。专利技术人在研究中发现，在最终检测(finaltest)中，容易发现短路异常，从而导致良率受到影响。进一步分析发现，例如是在顶层金属形成时，对介质层的刻蚀产生异常，从而导致顶层金属与下层金属导通。请参考图1-图3，在前端结构1上形成有下层金属5，前端结构1上形成有介质层2和介质层3，正常情况是在涂覆光刻胶4并光刻后，通过刻蚀在介质层3中形成凹槽6，并在凹槽6中形成顶层金属8。然而，如图2所示，在刻蚀介质层3形成凹槽6时，会在凹槽6的底角处(即2个相邻侧壁与底壁相交处)产生过刻蚀，使得介质层2也被刻蚀甚至刻蚀穿透形成缝隙7，暴露出下层金属5。于是，在顶层金属8形成时，必然会进入缝隙7中，从而使得顶层金属和下层金属5之间连通。经过实验和分析后发现，刻蚀时在侧壁处会聚集较多的等离子体，尤其是在侧壁和底壁的交界的底角处，等离子体浓度最高，因此刻蚀速率更快。此外，在干法刻蚀时，例如对于氧等离子体进行的刻蚀，若氧等离子体浓度异常(高于标准)，更会促进底角处的快速反应，使得这一底角处被更多的消耗掉，从而发生如图2中的情况，产生缝隙。因此，本专利技术的主要思想是，提供一种测试结构及凹槽刻蚀检测方法，以便能够在线上就实现检测，及时发现异常，降低损失。于是，本专利技术提供的一种测试结构包括：前端结构；位于所述前端结构上的第一金属层；位于所述第一金属层上的层间介质层，所述层间介质层具有凹槽；位于所述凹槽中的第二金属层；以及分别自第一金属层和第二金属层引出的测试端，以检测第一金属层和第二金属层之间的击穿电压；其中，所述第一金属层和第二金属层在层叠方向具有重叠的拐角。此外，请参考图4，本专利技术提供一种凹槽刻蚀检测方法，包括：步骤S11，提供前端结构；步骤S12，在所述前端结构上形成第一金属层；步骤S13，在所述第一金属层上形成层间介质层；步骤S14，刻蚀所述层间介质层形成凹槽；步骤S15，在所述凹槽中形成第二金属层，所述第一金属层和第二金属层在层叠方向具有重叠的拐角；步骤S16，自所述第一金属层和第二金属层引出测试端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试结构，其特征在于，包括：前端结构；位于所述前端结构上的第一金属层；位于所述第一金属层上的层间介质层，所述层间介质层具有凹槽；位于所述凹槽中的第二金属层；以及分别自所述第一金属层和所述第二金属层引出的测试端，以检测所述第一金属层和所述第二金属层之间的击穿电压；其中，所述第一金属层和第二金属层在层叠方向具有重叠的拐角。

【技术特征摘要】
1.一种测试结构，其特征在于，包括：前端结构；位于所述前端结构上的第一金属层；位于所述第一金属层上的层间介质层，所述层间介质层具有凹槽；位于所述凹槽中的第二金属层；以及分别自所述第一金属层和所述第二金属层引出的测试端，以检测所述第一金属层和所述第二金属层之间的击穿电压；其中，所述第一金属层和第二金属层在层叠方向具有重叠的拐角。2.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一金属层包括多个第一金属块和多个第一连接线，多个所述第一金属块呈阵列状排布，相邻所述第一金属块之间由所述第一连接线连通。3.如权利要求2所述的测试结构，其特征在于，所述第一金属块呈长方体。4.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第二金属层包括多个第二金属块和多个第二连接线，多个所述第二金属块呈阵列状排布，相邻所述第二金属块之间由所述第二连接线连通。5.如权利要求4所述的测试结构，其特征在于，所述第二金属块呈长方体。6.一种凹槽刻蚀检测方法，其特征在于，包括：提供前端结构；在所述前端结构上形成第一金属层；在所述第一金属层上形成层间介质层；刻蚀所述层间介质层形成凹槽；在所述凹槽中形成第二金属层，所述第一金属层和所述第二金属层在层叠方向具有重叠的拐角；自所述第一金属层和所述第二金属层引出测试端；以及通过所述测试端测量所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋春，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31