專利名稱：金屬互聯(lián)線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)和測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，互連線延遲逐漸成為影響集成電路發(fā)展的瓶頸，由于互連線電容和電阻等互連寄生參數(shù)對互連延遲有決定性影響，因此互連線寄生參數(shù)的測試日益得到關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)和方法，以準(zhǔn)確的獲取金屬互連線的等效厚度和寬度。本發(fā)明提出了金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)，包括所述柵欄狀金屬互連線結(jié)構(gòu)和所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)。所述柵欄狀互連線結(jié)構(gòu)由η個(gè)十字形的互連線結(jié)構(gòu)連接而成；所述十字形結(jié)構(gòu)的其中一條分支的寬度為待測量，另一條分支的寬度可以任意取值， 所述一條蜿蜒狀結(jié)構(gòu)的寬度和厚度同所述十字形結(jié)構(gòu)中寬度為待測量的分支相同；所述一條蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)同柵欄狀金屬互連線有相同的W/S (金屬互連線寬度W和金屬互連線的間距S之比)；所述一條蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)為柵欄狀金屬互連線結(jié)構(gòu)的一條分支，所述兩蜿蜒狀互連線結(jié)構(gòu)有相同的寬度和厚度；所述蜿蜒狀的測試結(jié)構(gòu)各有一對測試 Pad。本發(fā)明還提出了金屬互連線厚度和寬度的測試方法，包括對所述測試結(jié)構(gòu)通過測試Pad施加測試信號；在施加測試信號后，測試每個(gè)結(jié)構(gòu)在導(dǎo)線長度方向的電阻值；根據(jù)測量得到的電阻值以及電阻值同金屬互連線厚度和寬度的物理關(guān)系計(jì)算出所述待求金屬互連線的厚度和寬度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中測量金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中金屬互連線在導(dǎo)線長度方向的切面圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中十字形測試結(jié)構(gòu)的俯視具體實(shí)施例方式以下是通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可由本說明所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與效果。參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例中測量金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合該圖，本發(fā)明實(shí)施例提供的該測試結(jié)構(gòu)10包括柵欄狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(11)、蜿蜒狀的金屬互連線結(jié)構(gòu)(12)、(13)、(14)以及金屬互連線的測試1^(1(15)、(16)和17)，其中所述柵欄狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(11)由n()個(gè)十字形的互聯(lián)線結(jié)構(gòu)連接而成，所述十字形結(jié)構(gòu)的一條分支(18)的寬度Wll為待測量，另一條分支(19)的寬度W13可以取任意值；所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(12)的寬度和厚度同所述十字形結(jié)構(gòu)中分支(18)的寬度和厚度相同；所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(12)同柵欄狀金屬互連線(11)有相同的W/S (金屬互連線寬度W和金屬互連線的間距S之比)；所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(13)為柵欄狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(11)的一條分支(19)；所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(14)的寬度W14同所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(13)的寬度W13相同；所述蜿蜒狀的金屬互連線結(jié)構(gòu)(12)、(13)、(14)有測量其電阻值的1^(1(15)、(16)、(17)。參見圖2，為本發(fā)明實(shí)施例中金屬互連線在長度方向的橫截面，結(jié)合該圖，本發(fā)明實(shí)施例所提供的該金屬互連線截面O0)包括梯形金屬體(21)，其中所述該金屬體的上表面寬度02)為W1，下表面寬度 (23)為W2 ；所述金屬體的厚度04)為t ；所述金屬體的側(cè)壁同下表面的夾角 (25)為，同上表面的夾角06)為。在既定工藝條件下，制作等線寬的金屬互連線，無論金屬互連線的厚度如何，其淀積夾角為定值；在既定的工藝條件下，刻蝕夾角為定值。參見圖3，為本發(fā)明實(shí)施例中十字形結(jié)構(gòu)的俯視圖，結(jié)合該圖，本發(fā)明實(shí)施例提供的該十字形測試結(jié)構(gòu)(30)包括金屬互連線(31)和(32)，其中(31)對應(yīng)于圖1中的(18)，(32)對應(yīng)于圖1中的 (19) ； (33)為所述金屬互連線(31)的上表面寬度W1，(34)為所述金屬互連線(31)的下表面寬度W2。本發(fā)明實(shí)施例中所述金屬互連線厚度和寬度的測試步驟包括步驟1，通過I^d(15)測量結(jié)構(gòu)(12)在互連線長度方向的電阻R12，其所對應(yīng)的金屬互連線(12)的長度為，寬度為結(jié)構(gòu)(11)中每一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)的分支(18)的長度為，寬度為。在設(shè)計(jì)和制作時(shí)，可以設(shè)定和呈一定的比例，即，同時(shí)有，進(jìn)而得知結(jié)構(gòu)(11)中分支在導(dǎo)線長度方向的電阻，而(a)，其中為金屬互連線在導(dǎo)線方向的電阻率，為結(jié)構(gòu)(11) 的η條金屬互連線的長度，t為η條金屬互連線的厚度。步驟2，通過I^d(16)測量結(jié)構(gòu)(14)在互連線長度方向的電阻，其所對應(yīng)的金屬互連線的長度為，在設(shè)計(jì)和制作時(shí)，可以設(shè)定(結(jié)構(gòu)(13)的長度)和呈一定的比例，即，從而有(b)。步驟3，通過I^d(17)測量由結(jié)構(gòu)(11)和(13)組成的互連線在結(jié)構(gòu)(13)的長度方向的電阻，電阻(c)，其中，為結(jié)構(gòu)(13)的長度，為結(jié)構(gòu)(11)的上表面寬度，為結(jié)構(gòu)(11) 下表面寬度，為結(jié)構(gòu)(11)的長度，為結(jié)構(gòu)(11)中互連線的個(gè)數(shù)，t為結(jié)構(gòu)(11)中金屬互連線的厚度，為金屬互連線在寬度方向上的電阻率。步驟4，由公式(a)、(b)和(c)組成的方程組(1)其中，和可通過其他方式測量得到。結(jié)合，解方程組(1)可得和t。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含柵欄狀金屬互連線結(jié)構(gòu) (11)、其他互連線部分(12)、(13)和(14)、金屬互連線測試端(15)、(16)和(17)。可選的，其他互連線部分(12)、(13)、(14)可以有一個(gè)或多個(gè)采用蜿蜒狀互連線結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵欄狀互連線結(jié)構(gòu)(11)由η個(gè)十字形互連線結(jié)構(gòu)連接而成，η為自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組成柵欄狀互連線結(jié)構(gòu)(11)的十字形互連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述十字形結(jié)構(gòu)的分支(18)的寬度為待測量，另一條分支(19)的寬度可以取任意值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(12)的寬度和間距同所述十字形結(jié)構(gòu)中分支(18)的寬度和間距相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(12)同柵欄狀金屬互連線(11)有相同的W/S(金屬互連線寬度W 和金屬互連線的間距S之比)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(13)為柵欄狀金屬互連線結(jié)構(gòu)的分支(19)，互連線結(jié)構(gòu)(13)與互連線結(jié)構(gòu)(19)的線寬完全相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(14)的互連線寬度和互連線間距同所述蜿蜒狀金屬互連線結(jié)構(gòu) (13)的寬度和間距相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵欄狀金屬互連線結(jié)構(gòu)(12)和金屬互連線結(jié)構(gòu)(13)、(14)有測試其電阻值的測試端(15)、 (16)和(17)。
9.一種金屬互連線厚度和寬度的測量方法，其特征在于，包括將測試結(jié)構(gòu)制作于芯片中；通過測試端(15)、(16)和(17)分別給結(jié)構(gòu)(12)、(14)和(13)施加測試信號；在施加測試信號后，測試每個(gè)結(jié)構(gòu)在導(dǎo)線長度方向的電阻值；根據(jù)測量得到的電阻值以及電阻值同金屬互連線厚度和寬度的物理關(guān)系計(jì)算出待求金屬互連線的厚度和寬度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測量金屬互連線厚度和寬度的測試結(jié)構(gòu)和方法，該測試結(jié)構(gòu)包括柵欄型和蜿蜒狀的金屬互連線結(jié)構(gòu)，通過測量柵欄型和蜿蜒狀結(jié)構(gòu)的電阻來提取金屬互連線的等效厚度和寬度。
文檔編號G01B7/06GK102278936SQ20111008064
公開日2011年12月14日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者秦曉靜, 程玉華, 魏泰 申請人:上海北京大學(xué)微電子研究院