测试结构及其形成方法技术

一种测试结构及其形成方法，测试结构包括：介质层，位于基底上；测试互连结构，位于介质层中，包括金属层以及连接相邻金属层的第一通孔互连结构，金属层包括第一测试金属层以及位于其上方的第二测试金属层，按照电流流向，第一测试金属层和第二测试金属层中电流后流经的一层作为待测金属层；盖帽层，位于金属层的顶部和介质层之间；悬浮电路结构，位于介质层中，贯穿待测金属层顶部的盖帽层

【技术实现步骤摘要】
测试结构及其形成方法


[0001]本专利技术实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种测试结构及其形成方法
。

技术介绍

[0002]在半导体制造中，金属互连线的电迁移
(Electron
‑
Migration
，
EM)
可靠性是评估半导体互连线制造工艺的一个重要的指标，也是限制工艺微缩技术瓶颈之一，还是影响半导体器件可靠性性能的主要因素
。
[0003]其中，在器件工作时，金属互连线内有一定电流通过并产生电场，电子随电场的定向移动发生与金属原子发生动量交换，形成金属离子的迁移，金属离子的迁移容易在金属互连线的局部区域产生空洞，且当所述空洞达到一定程度时，金属互连线的电阻大大增加，从而导致电迁移可靠性下降或失效
。
[0004]为了判断所形成的金属互连线的可靠性，电迁移测试成为了评估半导体器件可靠性的重要测试项目，进而检验半导体器件的性能
。
[0005]但是，目前电迁移测试结构的电迁移可靠性有待提高
。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例解决的问题是提供一种测试结构及其形成方法，提升测试结构的电迁移可靠性
。
[0007]为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种测试结构，包括：基底；介质层，位于基底上；测试互连结构，位于介质层中，测试互连结构包括金属层以及连接相邻金属层的第一通孔互连结构，金属层包括在纵向上相邻的第一测试金属层和第二测试金属层，第二测试金属层位于第一测试金属层上方，按照电流流向，第一测试金属层和第二测试金属层中电流后流经的一层作为待测金属层；盖帽层，位于金属层的顶部和介质层之间；悬浮电路结构，位于待测金属层顶部的介质层中，悬浮电路结构贯穿待测金属层顶部的盖帽层
、
并与待测金属层顶部相连，且悬浮电路结构与待测金属层之间的键合力，大于盖帽层与待测金属层之间的键合力
。
[0008]相应的，本专利技术实施例还提供一种测试结构的形成方法，包括：提供基底，基底上形成有第一子介质层以及位于第一子介质层中的第一测试金属层；在第一子介质层和第一测试金属层上方进行互连堆叠处理，互连堆叠处理包括：在第一子介质层和第一测试金属层上方形成盖帽层；在盖帽层上形成第二子介质层；在第二子介质层中形成金属互连结构，金属互连结构还贯穿底部的盖帽层；其中，互连堆叠处理包括在形成第一子介质层和第一测试金属层后相继进行的第一互连堆叠处理，第一互连堆叠处理形成的金属互连结构包括第二测试金属层以及位于第二测试金属层和第一测试金属层之间的第一通孔互连结构，第一测试金属层
、
第二测试金属层以及位于两者之间的第一通孔互连结构用于构成测试互连结构，且按照电流流向，第一测试金属层和第二测试金属层中电流后流经的一层作为待测金属层；在待测金属层顶部的第二子介质层中形成悬浮电路结构，悬浮电路结构贯穿待测
金属层顶部的盖帽层
、
并与待测金属层顶部相连，且悬浮电路结构与待测金属层之间的键合力，大于盖帽层与待测金属层之间的键合力
。
[0009]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：
[0010]本专利技术实施例提供的测试结构中，待测金属层顶部的介质层中形成有悬浮电路结构，悬浮电路结构贯穿待测金属层顶部的盖帽层
、
并与待测金属层顶部相连，且悬浮电路结构与待测金属层之间的键合力，大于盖帽层与待测金属层之间的键合力；其中，通过在测试结构中额外增加悬浮电路结构，且悬浮电路结构与待测金属层之间具有更强的键合力，这有利于抑制待测金属层的材料在悬浮电路结构与待测金属层的界面处的扩散能力，相应的，待测金属层与盖帽层界面处的有效长度缩短，从而降低随电场的定向移动而在待测金属层的顶面位置处产生金属空洞的概率，进而提高测试结构的电迁移可靠性，同时，悬浮电路结构不改变原本电路电流走向和功能，从而在提高测试结构的电迁移可靠性的同时，减小对测试结构的布局设计的影响
。
[0011]本专利技术实施例提供的测试结构的形成方法中，在第一子介质层和第一测试金属层上方进行互连堆叠处理，形成第二测试金属层以及位于第二测试金属层和第一测试金属层之间的第一通孔互连结构，第一测试金属层
、
第二测试金属层以及位于两者之间的第一通孔互连结构用于构成测试互连结构，且按照电流流向，第一测试金属层和第二测试金属层中电流后流经的一层作为待测金属层，并在待测金属层顶部的第二子介质层中形成悬浮电路结构，悬浮电路结构贯穿待测金属层顶部的盖帽层
、
并与待测金属层顶部相连，且悬浮电路结构与待测金属层之间的键合力，大于盖帽层与待测金属层之间的键合力；其中，悬浮电路结构与待测金属层之间具有更强的键合力，这有利于抑制待测金属层的材料在悬浮电路结构与待测金属层的界面处的扩散能力，相应有利于降低待测金属层的金属原子沿悬浮电路结构与待测金属层的界面的迁移速率，使得待测金属层与盖帽层界面处的待测金属层有效长度缩短，从而降低随电场的定向移动而在待测金属层的顶面位置处产生空洞的概率，进而提高测试结构的电迁移可靠性，同时，悬浮电路结构不改变原本电路电流走向和功能，从而在提高测试结构的电迁移可靠性的同时，减小对测试结构的布局设计的影响
。
附图说明
[0012]图1是一种用于测试下行情况电迁移可靠性的测试结构的示意图；
[0013]图2是一种用于测试上行情况电迁移可靠性的测试结构的示意图；
[0014]图3是本专利技术测试结构一实施例的俯视图；
[0015]图4是3沿
a1a2
割线的剖视图；
[0016]图5是本专利技术测试结构另一实施例的剖视图；
[0017]图6至图
10
是本专利技术测试结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图；
[0018]图
11
至图
13
是本专利技术测试结构的形成方法另一实施例中各步骤对应的结构示意图
。
具体实施方式
[0019]目前，目前电迁移测试结构的电迁移可靠性有待提高
。
现结合一种测试结构分析电迁移可靠性有待提高的原因
。
[0020]图1是一种用于测试下行情况
(downstream)
电迁移可靠性的测试结构的示意图
。
参考图1，测试结构包括：基底
(
图未示
)
；介质层
10
，位于基底上；测试互连结构
20
，位于介质层
10
中，测试互连结构
20
包括金属层
(
未标示
)
以及在纵向上连接相邻金属层的通孔互连结构
22
，金属层包括第一测试金属层
21
以及位于第一测试金属层
21
上方的第二测试金属层
23
；盖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种测试结构，其特征在于，包括：基底；介质层，位于所述基底上；测试互连结构，位于所述介质层中，所述测试互连结构包括金属层以及连接相邻金属层的第一通孔互连结构，所述金属层包括在纵向上相邻的第一测试金属层和第二测试金属层，所述第二测试金属层位于所述第一测试金属层上方，按照电流流向，所述第一测试金属层和第二测试金属层中电流后流经的一层作为待测金属层；盖帽层，位于所述金属层的顶部和所述介质层之间；悬浮电路结构，位于所述待测金属层顶部的所述介质层中，所述悬浮电路结构贯穿所述待测金属层顶部的盖帽层
、
并与所述待测金属层顶部相连，且所述悬浮电路结构与待测金属层之间的键合力，大于所述盖帽层与待测金属层之间的键合力
。2.
如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述悬浮电路结构的材料包括金属和金属化合物中的一种或两种，且所述悬浮电路结构断路设置
。3.
如权利要求2所述的测试结构，其特征在于，所述金属包括铜
、
铝
、
钛和钽中的一种或多种，所述金属化合物包括氮化钛和氮化钽中的一种或多种
。4.
如权利要求2所述的测试结构，其特征在于，所述悬浮电路结构与剩余金属层错开设置
。5.
如权利要求2所述的测试结构，其特征在于，所述悬浮电路结构为第二通孔互连结构，所述第二通孔互连结构与所述第一通孔互连结构的材料相同
。6.
如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一测试金属层为所述待测金属层，所述悬浮电路结构位于所述第二测试金属层侧部的介质层中，且所述悬浮电路结构顶部与所述第二测试金属层顶部相齐平
。7.
如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，同一所述待测金属层上的所述悬浮电路结构的数量为多个，且多个所述悬浮电路结构沿所述待测金属层的延伸方向分立设置于所述待测金属层顶部
。8.
如权利要求7所述的测试结构，其特征在于，同一所述待测金属层顶部的悬浮电路结构的数量为满足最小间距设计规则的最大允许数量
。9.
如权利要求7所述的测试结构，其特征在于，沿所述待测金属层的延伸方向，相邻所述悬浮电路结构的间距小于或等于
60
微米
。10.
如权利要求7所述的测试结构，其特征在于，同一所述待测金属层上的多个所述悬浮电路结构等间距设置于所述待测金属层顶部
。11.
如权利要求1～
10
中任一项所述的测试结构，其特征在于，所述金属层和第一通孔互连结构均包括：导电层
、
以及覆盖所述导电层的底部和侧壁的粘附阻挡层；所述粘附阻挡层的材料包括钛
、
氮化钛
、
钽和氮化钽中的一种或多种；所述导电层的材料包括铜或铝
。12.
如权利要求1～
10
中任一项所述的测试结构，其特征在于，所述盖帽层的材料包括氮化硅和掺氮的碳化硅中的一种或多种
。13.
一种测试结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底上形成有第一子介质层以及位于所述第一子介质层中的第一测试
金属层；在所述第一子介质层和第一测...

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