用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)(ILD)測(cè)試結(jié)構(gòu)(test key)。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，層間介質(zhì)(ILD, Inter Layer Dielectric)是指后段各導(dǎo)電層之間的絕緣層，一般可以由二氧化硅等非導(dǎo)電性材料構(gòu)成，其作用是使不同的電路結(jié)構(gòu)之間相互隔離。層間介質(zhì)的性質(zhì)對(duì)于半導(dǎo)體器件的性能是至關(guān)重要的，通常要求其具有良好的抗擊穿性能，即能承受較高的擊穿電壓。
[0003]通常來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的首層金屬層(Metal 1，簡(jiǎn)稱Ml)至柵極層(gate)之間的層間介質(zhì)的厚度是足夠大的，沒有失效風(fēng)險(xiǎn)的。正因?yàn)槿绱?，所以首層金屬層至其下方的柵極層(一般是多晶硅，稱為gate poly)之間的電學(xué)性能通常是不檢測(cè)的。
[0004]不過(guò)不檢測(cè)并不代表兩者之間總是足夠安全的，在實(shí)際的半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)首層金屬層至柵極層之間出現(xiàn)橋接(bridge)的異?，F(xiàn)象。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)首層金屬層與柵極層之間的層間介質(zhì)出現(xiàn)異常的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，在制作有半導(dǎo)體器件(未圖不)的娃襯底100上方依次形成有柵極多晶娃層(gate poly) 101,層間介質(zhì)層102和首層金屬層103。其中，橢圓形的虛線環(huán)中示出的部分代表首層金屬層103至柵極多晶硅層101之間的層間介質(zhì)出現(xiàn)了問(wèn)題，導(dǎo)致首層金屬層103透過(guò)層間介質(zhì)層102與柵極多晶硅層101之間發(fā)生橋接，即本應(yīng)該絕緣的兩層導(dǎo)電層竟然直接短路了。
[0005]而現(xiàn)有技術(shù)中并不存在任何用于檢測(cè)上述首層金屬層至柵極層的異?；蚴У臏y(cè)試結(jié)構(gòu)。這樣的可靠性風(fēng)險(xiǎn)只能由后續(xù)的客戶終端產(chǎn)品的可靠性來(lái)被評(píng)估。所以，在實(shí)際制造階段，首層金屬層至柵極層之間的層間介質(zhì)的性能需要被納入評(píng)估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)首層金屬至柵極的異常檢測(cè)，并且評(píng)估首層金屬至柵極的電學(xué)性能。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)或多個(gè)測(cè)試單元，所述測(cè)試單元包括:
[0008]柵極層，位于一半導(dǎo)體襯底的上方；
[0009]層間介質(zhì)層，位于所述柵極層的上方，由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成；以及
[0010]首層金屬層，位于所述層間介質(zhì)層的上方；
[0011]其中，所述柵極層向上通過(guò)多個(gè)通孔與柵極引出線相連接，所述柵極引出線與所述首層金屬層位于同一水平層，但互相不接觸；所述首層金屬層直接通過(guò)首金引出線引出；所述柵極弓I出線和所述首金弓丨出線中一個(gè)接測(cè)試電壓，另一個(gè)接地。
[0012]可選地，該層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)包括多個(gè)測(cè)試單元，所述測(cè)試單元排成矩形陣列，形成測(cè)試陣列；
[0013]其中，每個(gè)所述測(cè)試單元的所述柵極層通過(guò)柵極連接線與相鄰的其它所述測(cè)試單元的所述柵極層相連接；每個(gè)所述測(cè)試單元的所述首層金屬層通過(guò)首金連接線與相鄰的其它所述測(cè)試單元的所述首層金屬層相連接；所述測(cè)試陣列的一側(cè)邊緣的每個(gè)所述測(cè)試單元的所述柵極層分別向上通過(guò)多個(gè)通孔與一公共連接線相連接，所述公共連接線向外延伸出多個(gè)柵極層測(cè)試端口 ；所述測(cè)試陣列的相對(duì)的另一側(cè)邊緣的每個(gè)所述測(cè)試單元的所述首層金屬層直接分別向外延伸出多個(gè)首金層測(cè)試端口 ；所述柵極層測(cè)試端口和所述首金層測(cè)試端口中一個(gè)接測(cè)試電壓，另一個(gè)接地。
[0014]可選地，所述柵極連接線和所述首金連接線在上下方向上的位置是重合的。
[0015]可選地，所述柵極層的材質(zhì)為多晶硅。
[0016]可選地，所述首層金屬層的材質(zhì)為鋁或者銅。
[0017]可選地，所述層間介質(zhì)層的材質(zhì)為二氧化硅或者氮化硅。
[0018]可選地，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有有源區(qū)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明能夠檢測(cè)首層金屬層至柵極層的工藝漂移(process excurs1n),實(shí)現(xiàn)對(duì)首層金屬至柵極的異常檢測(cè)，并且評(píng)估首層金屬層至柵極層的電學(xué)性能。
[0021]另外，本發(fā)明的測(cè)試結(jié)構(gòu)可以包括多個(gè)測(cè)試單元，該多個(gè)測(cè)試單元被設(shè)計(jì)為批量結(jié)構(gòu)(bulk structure)并陣列化，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試區(qū)域。越大的測(cè)試區(qū)域?qū)τ诋惓z測(cè)的效果是越好的。
[0022]本發(fā)明的設(shè)計(jì)考慮了工藝限制如銅工藝化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的問(wèn)題，并且是非常彈性的(flexible)?；诓煌墓に?，本發(fā)明的測(cè)試陣列可以是適用于不同的測(cè)試區(qū)域的。
【附圖說(shuō)明】
[0023]本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中:
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)首層金屬層與柵極層之間的層間介質(zhì)出現(xiàn)異常的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的俯視不意圖；
[0026]圖3為圖2所示實(shí)施例的用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)中的虛線矩形框內(nèi)的結(jié)構(gòu)的放大示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；
[0028]圖5為圖4所示實(shí)施例的用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的虛線矩形框A內(nèi)的結(jié)構(gòu)的放大示意圖；
[0029]圖6為圖4所示實(shí)施例的用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的虛線矩形框B內(nèi)的結(jié)構(gòu)的放大示意圖；
[0030]圖7為圖4所示實(shí)施例的用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的虛線矩形框C內(nèi)的結(jié)構(gòu)的放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032]圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)的層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。需要注意的是，這個(gè)以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本發(fā)明實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。如圖2所示，該層間介質(zhì)測(cè)試結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)或多個(gè)測(cè)試單元200，而該測(cè)試單元200主要包括柵極層201、層間介質(zhì)層(未標(biāo)示)和首層金屬層203。其中，該柵極層201位于一半導(dǎo)體襯底(未示出)的上方，該半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有有源區(qū)；該層間介質(zhì)層位于柵極層201的上方，由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成；而該首層金屬層203位于層間介質(zhì)層的上方。以上主要介紹了柵極層201、層間介質(zhì)層和首層金屬層203這三者之間的基本上下關(guān)系。
[0033]圖3為圖2所示實(shí)施例的用于首層金屬至柵極的異常檢測(cè)