具有透湿窗的铜互连线可靠性测量的测试图案及其制造方法技术

揭示一种具有透湿窗而能可靠性测量铜互连线的测试图案，及其制造方法。此方法的步骤包括：于基板上形成第一层间绝缘层；第一层间绝缘层内嵌入多个底部铜互连线；在多个底部铜互连线和第一层间绝缘层上形成第二层间绝缘层；第二层间绝缘层嵌入多个顶部铜互连线，并经由多个接触孔连接至多个底部铜互连线；以及多个顶部铜互连线上覆盖钝化层，其具有在电迁移测试时可透湿的多个透湿窗。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种测试图案的方法，以及更明确而言是关于一种能测量电迁移的测试图案。
技术介绍
测量电迁移(EM)的方法被用于半导体装置的互连线的可靠性测试。一般而言，金属原子移动的EM现象发生于半导体装置之间，更明确而言发生于半导体装置内的金属互连线之间。EM现象造成半导体装置的劣化及操作上的错误。因此，制造半导体装置过程中必需通过金属互连线间产生EM现象的精密测量以了解导致上述问题的原因，因而可采取解决该问题的适当对策。测量封装级EM已有一种典型测量EM现象的方法。然而，此方法需较高的封装成本、较大的设备投资及较长测量EM现象的时间。近期，由于半导体装置的研发上极为竞争，故此种测试方法不仅研发成本较高并且因担误研发时间而造成极严重后果。为克服此问题，建议使用一种测量晶片级EM的方法。此测量晶片级EM的方法为执行于封装过程未完成之前。上述方法和一般测量晶片级EM方法比较可减少时间和成本的浪费。图1A为测量EM的常规铜互连线构造的俯视图。图1B为图1A中沿A-A’方向的常规铜互连线构造的剖面图。图1C为图1A中沿B-B’方向的常规铜互连线构造的剖面图。参考图1A，多个底部金属图案10经由多个链状构造的接触孔30连接至多个顶部金属图案20。各顶部金属图案20连接至多个相应的铝垫40。参考图1B，所述多个铜互连线10形成于底层11，即形成于半导体基板(未显示)上的绝缘层。虽然未显示，但该多个底部铜互连线10为经由多个形成于底层11的接点连接至芯片的反应区或其它区。并且该多个底部铜互连线10以相同距离形成于底层11。接着，多个底部铜互连线10之间形成绝缘的第一层间绝缘层12。然后，多个底部铜互连线10和第一层间绝缘层12上形成金属间绝缘层13。金属间绝缘层13上以相同距离形成多个顶部铜互连线20。其中，多个底部铜互连线10和多个顶部铜互连线20经由多个接触孔30相互连接。多个顶部铜互连线20通过第二层间绝缘层14而绝缘，以及形成完全覆盖多个底部铜互连线10和第二层间绝缘层14的钝化层15。参考图1C，多个底部铜互连线10的一通过通过金属间绝缘层13的多个接触孔30而电连接至多个顶部铜互连线20的两个。因此，形成一种链状接点构造。通过蚀刻过程在多个顶部铜互连线20上形成未示于图上的钝化层。然而，具有上述铜互连线构造的晶片级EM测量方法的最终结果会因每次测试的条件而改变。测量时因滑动过铝垫的现象会造成资料的错误判读。同时，钝化层的过程缺陷所造成的布线失效亦可能造成错误的判读。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的为提供一种具有透湿窗的铜互连线以可靠性测量的测试图案，及其制造方法，其通过形成穿透入层间绝缘层的透湿窗而能在较实际测量的更严酷的状况下测量EM。根据本专利技术的一方面，提供一种铜互连线的可靠性测量的测试图案，其包括一半导体基板；形成于基板上的第一层间绝缘层；嵌入第一层间绝缘层内的多个底部铜互连线；多个底部铜互连线和第一层间绝缘层上的第二层间绝缘层；嵌入第二层间绝缘层的多个顶部铜互连线，并经由多个接触孔连接至多个底部铜互连线；以及覆盖多个顶部铜互连线的钝化层，其具有在电迁移测试时可透湿的多个透湿窗。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造具有透湿窗的可靠性测量铜互连线的测试图案的方法，其步骤包括于基板上第二层间绝缘层内形成一沟槽；在多个底部铜互连线和第一层间绝缘层上形成第二层间绝缘层；通过双嵌蚀刻过程形成埋入第二层间绝缘层内的多个顶部铜互连线，并经由多个接触孔将其连接至多个底部铜互连线；以及形成钝化层，其具有EM测量时可透湿的多个透湿窗并且覆盖第二层间绝缘层和多个顶部铜互连线。根据本专利技术进一步的方面，提供一种制造具有透湿窗的可靠性测量铜互连线的测试图案的方法，其步骤包括形成经由多个接触孔连接至多个顶部铜互连线的多个底部铜互连线；形成钝化层，其具有在可靠性测量时可透湿入多个顶部铜互连线的顶部的透湿窗；在空气中测量多个顶部铜互连线和多个底部铜互连线的电阻；通过加热板的加热再一次测量多个顶部铜互连线和多个底部铜互连线的电阻；以及使多个底部铜互连线和多个顶部铜互连线在大的电阻变化点而完成可靠性测量。附图说明本专利技术的上述和其它目的及特性可通过下列配合附图的较佳具体例的说明而获得更清础的了解，其为图1A为EM测量的常规铜互连线构造的俯视图；图1B为图1A中沿A-A’方向的常规铜互连线构造的剖面图； 图1C为图1A中沿B-B’方向的常规铜互连线构造的剖面图；图2A为具有根据本专利技术较佳具体例的透湿窗的铜互连线可靠性测量的测试图案配置图；图2B为图2A中沿C-C’方向的剖面图；图3A至3D为制造方法的剖面图，其根据图2A中所示C-C’线的铜互连线可靠性测量的测试图案；以及图4为具有和不具有透湿窗的测试图案在晶片上的EM测试结果。具体实施例方式一种具有透湿窗的铜互连线可靠性测量的测试图案的测试方法，及其制造方法，其将根据本专利技术较佳具体例并参考附图做更详细的说明。本专利技术是关于一种利用透湿的铜原子扩散现象的EM测量方法。一般而言，透湿入层间绝缘层或层间绝缘层的铜互连线周围的湿度会造成铜互连线的铜原子流入层间绝缘层的扩散现象。例如，本专利技术利用铜原子因湿度而导致的扩散现象；以及更明确而言，其理论基于若未强迫性使铜原子产生扩散现象即无法使阻隔层发生失效，而降低铜互连线的实际EM测试中发生失效的可靠性。为减少EM测量失败的机会，因此通过形成可产生湿度的透湿窗而在比实际EM测试更严格的条件下进行EM测量。若在比实际EM测试更严格条件下进行EM测试而仍能获得合格的结果，则表示实际的铜互连线具有良好的EM性质。根据本专利技术一较佳的具体例中，更详细说明具有透湿窗的铜互连线的可靠性测量的测试图案，及其制造方法。图2A为根据本专利技术一较佳具体例说明具有透湿窗的铜互连线可靠性测量的测试图案的配置。参考图2A，以链状经由多个接触孔112相连接的多个测试图案组TP1和TP2为具有两个多个底部铜互连线105连接至一个多个顶部铜互连线113的区段的结合体，即两个多个底部铜互连线105经由置于多个底部铜互连线105的两端点的多个接触孔112连接至一个多个顶部铜互连线113的构造。各区段的顶部铜互连线113为连接至各相应的铝垫116。因此，一区段包括连接至一铝垫116的一顶部铜互连线113及一底部铜互连线。上述测试图案组的构造和图1A中所示相同。本专利技术可形成多个透湿窗118A和118B而因此在测试中可流入湿度。透湿窗118A和118B形成于含一测试图案组的多个顶部铜互连线113之间，或介于多个测试图案组之间。其中，组件编号为118A的透湿窗和形成于多个测试图案组之间的透湿窗118B比较其长度相对短。图2B为图2A中沿C-C’方向的剖面图。参考图2B，第一层间绝缘层101和第一蚀刻阻隔层102为堆栈于具有如晶体管的装置的基板上(未显示)。具有底部铜互连线的第一沟槽103形成于第一层间绝缘层101和第一蚀刻阻隔层102。第一扩散阻隔层104形成于第一沟槽103内并且底部铜互连线105充填于第一沟槽103内被第一扩散阻隔层104所包围的空间。金属间绝缘层106、第二蚀刻阻隔层107和第二层间绝缘层108为堆栈于底部铜互连线105和第一蚀刻阻隔层102上。多个通孔110形成于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造测试图案的方法，其能可靠性测量具有透湿窗的铜互连线，其包括：半导体基板；　形成于基板上的第一层间绝缘层；嵌入第一层间绝缘层内的多个底部铜互连线；多个底部铜互连线和第一层间绝缘层上的第二层间绝缘层； 嵌入第二层间绝缘层的多个顶部铜互连线，并经由多个接触孔连接至多个底部铜互连线；以及覆盖多个顶部铜互连线的钝化层，其具有在电迁移测试时可透湿的多个透湿窗。

【技术特征摘要】
KR 2003-11-18 10-2003-00813951.一种制造测试图案的方法，其能可靠性测量具有透湿窗的铜互连线，其包括半导体基板；形成于基板上的第一层间绝缘层；嵌入第一层间绝缘层内的多个底部铜互连线；多个底部铜互连线和第一层间绝缘层上的第二层间绝缘层；嵌入第二层间绝缘层的多个顶部铜互连线，并经由多个接触孔连接至多个底部铜互连线；以及覆盖多个顶部铜互连线的钝化层，其具有在电迁移测试时可透湿的多个透湿窗。2.如权利要求1所述的方法，其中该测试图案进一步包括至少一铝垫，其通过通过多个透湿窗周围的一部分钝化层而连接至多个顶部铜互连线且接触探头以便于测试EM。3.如权利要求1所述的方法，其中多个底部铜互连线和多个顶部铜互连线被扩散阻隔层所包围以避免铜原子的扩散。4.如权利要求2所述的方法，其中多个底部铜互连线和多个顶部铜互连线被扩散阻隔层所包围以避免铜原子的扩散。5.如权利要求1所述的方法，其中透湿窗为一种开口于第二层间绝缘层顶部的线型窗，其可使湿度经由第二层间绝缘层流入顶部铜互连线。6.如权利要求2所述的方法，其中具有开口于第二层间绝缘层顶部的多个线型透湿窗可使湿度经由第二层间绝缘层流入多个顶部铜互连线。7.一种制造测试图案的方法，其能可靠性测量具有透湿窗的铜互连线，其步骤包括于基板上第一层间绝缘层内形成一沟槽；在多个底部铜互连线和第一层间绝缘层上形成第二层间绝缘层；通过双嵌蚀刻过程形成埋入第二层...

【专利技术属性】
技术研发人员：金相荣，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]