IMD可靠性测试结构的制作方法

本发明涉及半导体可靠性测试，特别涉及一种imd可靠性测试结构。

背景技术：

1、后段工艺是用于形成金属互连结构，金属互连结构包括金属线和位于各上下相邻层的金属线之间的通孔。随着半导体制程的不断进步，集成电路的尺寸愈来愈小、芯片的集成密集度不断提高，导致金属互连线的寄生电阻效应和寄生电容效应愈来愈严重，进而使芯片的工作频率无法再提升，这种情况称之为rc延迟(rc delay，阻容延迟)。rc延迟不仅阻碍工作频率，同时也会增加电路功耗。

2、在集成电路内部，不同层互连线之间需要imd(intermetal dielectrics，金属层间介质层)来隔离并支撑。由于imd的存在，导线之间就不可避免地存在寄生电容。使用低介电常数(low-k)材料作为imd，可以有效降低金属互连线之间的寄生电容，从而能够有效降低rc延迟，提升芯片的稳定性和工作频率。因此，对后段工艺制造的电路结构的性能进行测试变得非常重要。随着技术日益更新和技术节点不断缩小，可靠性测试变得越来越有挑战，晶圆级的早期监控也变得非常重要。

3、目前，通常对imd进行tddb(time-dependent dielectric breakdown，经时介质层击穿)测试和vramp(voltage ramp，斜坡电压)测试，来评估低介电常数(low-k)材料在不同工作电压下的可靠性。请参见图1，图1示意性地给出了相关技术中其中一种imd可靠性测试结构的俯视图。如图1所示，所述测试结构包括位于底层的底层金属线10以及位于顶层的被测金属线结构11和虚设线结构12。所述底层金属线10设置有多个，多个所述底层金属线10互相平行；所述被测金属线结构11和所述虚设线结构12在底层上的投影均垂直于所述底层金属线10的延伸方向。所述被测金属线结构11包括第一被测金属线111和第二被测金属线112，所述虚设线结构12包括第一虚设线121和第二虚设线122，所述第一被测金属线111和所述第一虚设线121的下方分别通过若干个通孔(图中未标示)与对应的所述底层金属线10连接。测试时，通过一对金属衬垫13在第一被测金属线111和第二被测金属线112之间施加电压，可以测试第一被测金属线111与第二被测金属线112之间的imd可靠性。

4、然而，使用上述测试结构进行测试时，底层金属线10与第一被测金属线111之间以及第一被测金属线111与第二被测金属线112之间均存在压差。随着测试电压增大，在技术节点较小(比如16纳米的技术节点)的工艺情况下，按照设计规范，需要增大同层金属线之间的间距，从而导致第一被测金属线111与第二被测金属线112之间的间距大于底层金属线10与第二被测金属线112之间的间距，使得底层金属线10与第二被测金属线112之间的电介质击穿早于第一被测金属线111与第二被测金属线112之间的电介质击穿，进而导致无法监测到需要检测的第一被测金属线111与第二被测金属线112之间的imd的击穿性能，也就无法准确测试出金属互连结构中的imd的可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种imd可靠性测试结构，以解决现有技术中存在的随着测试电压增大而无法在技术节点较小的工艺情况下监测到需要检测的同层金属线之间的imd的击穿性能等其中的一个或多个问题。

2、为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种imd可靠性测试结构，包括第一测试单元，所述第一测试单元包括待测结构，所述待测结构包括若干个互相平行的待测金属线结构；每个所述待测金属线结构均包括位于第一结构层的第一待测金属线和第二待测金属线；每个所述第一待测金属线的底部分别通过若干个连接通道连接一个第一金属线，所有所述第一金属线互相平行且均位于第二结构层；所述第二待测金属线和所述第一金属线互相平行，且所述第一金属线的宽度大于所述第一待测金属线的宽度和所述第二待测金属线的宽度。

3、可选的，所述第一测试单元还包括设置在所述待测结构的两侧的若干个互相平行的虚设金属线结构，所述虚设金属线结构与所述待测金属线结构互相平行；每个所述虚设金属线结构均包括位于所述第一结构层的第一虚设金属线和第二虚设金属线，每个所述第一虚设金属线的底部分别通过若干个连接通道连接一个第二金属线，所有所述第二金属线均与所述第一金属线平行且均位于所述第二结构层；所述第二虚设金属线和所述第二金属线互相平行，且所述第一虚设金属线和所述第二虚设金属线之间的排列顺序与所述第一待测金属线和所述第二待测金属线之间的排列顺序相同。

4、可选的，相邻的所述第一待测金属线之间的间距和相邻的所述第一虚设金属线之间的间距以及相邻的所述第一待测金属线与所述第一虚设金属线之间的间距均是相等的；相邻的所述第二待测金属线之间的间距和相邻的所述第二虚设金属线之间的间距以及相邻的所述第二待测金属线与所述第二虚设金属线之间的间距均是相等的；相邻的所述第一金属线之间的间距是相等的。

5、可选的，所述连接通道包括金属通孔。

6、可选的，所述第一待测金属线与所述第一金属线之间、所述第一虚设金属线与所述第二金属线之间、所述第一待测金属线与所述第二待测金属线之间以及所述第一虚设金属线与所述第二虚设金属线之间均填充有介质层。

7、可选的，所述介质层的材料包括低介电常数材料。

8、可选的，所述第一待测金属线和所述第二待测金属线分别与金属衬垫电连接；所述虚设金属线结构不与所述金属衬垫电连接。

9、可选的，所述待测结构的两侧的所述虚设金属线结构的数量相等。

10、可选的，所述待测结构的每一侧的所述虚设金属线结构的数量至少设置为3个。

11、可选的，所述imd可靠性测试结构还包括与所述第一测试单元呈镜像对称的第二测试单元，所述第二测试单元与所述第一测试单元位于同一水平面，且所述第二测试单元设置在所述第一测试单元的最外侧为所述第二虚设金属线的一侧。

12、与现有技术相比，本发明提供的imd可靠性测试结构具有以下有益效果：

13、本发明提供的imd可靠性测试结构，包括第一测试单元，所述第一测试单元包括待测结构，所述待测结构包括若干个互相平行的待测金属线结构；每个所述待测金属线结构均包括位于第一结构层的第一待测金属线和第二待测金属线；每个所述第一待测金属线的底部分别通过若干个连接通道连接一个第一金属线，所有所述第一金属线互相平行且均位于第二结构层；所述第二待测金属线和所述第一金属线互相平行，且所述第一金属线的宽度大于所述第一待测金属线的宽度和所述第二待测金属线的宽度。由此，本发明提供的imd可靠性测试结构，通过将第二待测金属线与第一金属线平行设置，能够避免第一金属线与第二待测金属线之间产生压差，从而能够避免上下层金属线之间的电介质击穿早于同层金属线之间的电介质击穿，为能够监测到同层金属线之间的imd的击穿性能奠定了基础。通过将第一金属线的宽度设置为大于第一待测金属线的宽度和第二待测金属线的宽度，使得本发明提供的imd可靠性测试结构能够符合技术节点较小的工艺情况下的设计规范。使用本发明提供的imd可靠性测试结构进行测试，在测试电压增大且技术节点较小的工艺情况下能够监测到同层金属线之间的imd的击穿性能，从而能够准确测试出金属互连结构中的imd的可靠性。

14、进一步地，所述第一测试单元还包括设置在所述待测结构的两侧的若干个互相平行的虚设金属线结构，所述虚设金属线结构与所述待测金属线结构互相平行；每个所述虚设金属线结构均包括位于所述第一结构层的第一虚设金属线和第二虚设金属线，每个所述第一虚设金属线的底部分别通过若干个连接通道连接一个第二金属线，所有所述第二金属线均与所述第一金属线平行且均位于所述第二结构层；所述第二虚设金属线和所述第二金属线互相平行，且所述第一虚设金属线和所述第二虚设金属线之间的排列顺序与所述第一待测金属线和所述第二待测金属线之间的排列顺序相同。由此，本发明提供的imd可靠性测试结构，通过在待测结构的两侧设置若干个互相平行的虚设金属线结构，且第一虚设金属线和第二虚设金属线之间的排列顺序与第一待测金属线和第二待测金属线之间的排列顺序相同，能够减小由于负载效应导致化学机械研磨和蚀刻不均匀而对imd可靠性测试结构产生的影响，从而能够提高imd可靠性测试结构的准确度。

15、又进一步地，所述imd可靠性测试结构还包括与所述第一测试单元呈镜像对称的第二测试单元，所述第二测试单元与所述第一测试单元位于同一水平面，且所述第二测试单元设置在所述第一测试单元的最外侧为所述第二虚设金属线的一侧。由此，本发明提供的imd可靠性测试结构，通过设置第二测试单元，能够同时实现不同环境下同层金属线之间的imd的击穿性能的监测。