[发明专利]一种漏电流的测试版图、检测结构及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及CMOS半导体器件工艺；更具体地说，涉及一种金属层漏电流的测试版图、检测结构及其检测方法。

背景技术

随着半导体制造技术的不断发展，特征尺寸越来越小，对测试方法的要求也越来越高。例如，在后段工艺的金属层形成后，需要对金属层内的相邻图形或线条进行漏电流测试，以确保相邻图形或线条间没有短路等问题出现。

请参阅图1，图1所示为现有技术中金属层漏电流测试版图和测试结构版图横截面示意图。如图1所示，由于金属层的漏电属于微小电流，单一的测试结构(版图中小方块)得到的电流值很小，甚至在测试设备的量测最小精度之外；因此需要将多个测试结构并联起来以增大总电流量，最后通过计算得到单个测试单元的漏电量。

如图1所示，将测试版图中的测试单元的细节放大可以发现，现有技术采用的测试结构通常为两组分离的梳状结构交错形成。在测试时，一组接高低位，另外一组接低点位。从图1右边部分的横截面示意图也可以看到第一金属层的两组图形交错排列，一旦有任何两根相邻的金属线条发生短路，即可以测试到很大的漏电流。

然而，在实际应用中，这些用来监控工艺是否存在短路缺陷的测试版图结构都是放置在晶圆上芯片与芯片之间的空余位置，随着芯片尺寸越来越小，为了有效地量测到漏电流，图1中测试版图中的测试单元数量的需要则变得越来越多。本领域人员清楚，测试版图中的测试单元数量的增加，这就需要预留更多的空余位置来放置这些测试结构，而这一点恰好是无法实现的，因为刚好相反，集成电路技术的发展要求晶圆上的空余面积不断减少，以腾出更多的空间排布产品芯片，以提高产出芯片的数量。

因此，如何在减小漏电流测试版图面积的情况下得到高精度的漏电流测试结果，成为了目前业界一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服传统方法中金属层漏电流检测精度不高和所需版图面积过大的问题，提出了一种新的漏电流的测试版图、检测结构及其检测方法，该方法利用了前段工艺PN结二极管与金属漏电流测试结构并联进行金属漏电流测试，可以解决金属层测试结构版图面积过大的问题，同时，利用了PN结二极管漏电流特性稳定的特点，可以使金属层漏电流的检测精度得到大幅提高。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种金属层漏电流的检测结构，包括测试版图模块、测试模块和计算模块；其中，所述测试版图模块包括在工艺流程前段形成的M个PN结二极管漏电流测试单元与位于金属层的经典漏电流测试单元相并联，所述PN结二极管的P端接高电位，所述PN结二极管的N端接低电位；所述M个PN结二极管的结面积是不同的，且每一个并接的回路均由不同的开关控制，其中，M为大于等于1的正整数；所述测试模块用于检测所述测试版图模块漏电流、各个所述PN结二极管漏电流和各个所述PN结二极管分别与所述PN结二极管并联后的漏电流；所述计算模块，用于根据所述测试版图模块漏电流、各个所述PN结二极管漏电流、各个所述PN结二极管分别与所述PN结二极管并联后的漏电流以及它们间的结果关系，通过计算得到所需的金属层漏电流。

优选地，所述的M为2，两个所述PN结二极管设置在具有经典漏电流测试单元的所述金属层的下层结构中；所述两个不同结面积的PN结二极管的形成过程如下：

首先，将衬底进行离子注入以形成N型阱；然后，在所述N型阱中注入形成两个不同的P型阱和高浓度的P型接触点；接下来，在两个不同的P型阱间通过离子注入形成高浓度的N型接触点；最后，把所述高浓度N型接触点通过通孔与所述金属层中经典漏电流测试单元中的金属线进行连接，完成与PN结二极管的并联；其中，所述连接中高浓度P型接触点与所述金属层的高电位端相连，所述高浓度N型接触点与所述金属层低电位端相连。

为实现上述目的，本发明还提供技术方案如下：

一种金属层漏电流的测试版图模块，用于检测所需金属层的漏电流；其包括在工艺流程前段形成的M个PN结二极管漏电流测试单元与位于金属层的经典漏电流测试单元相并联，所述PN结二极管的P端接高电位，所述PN结二极管的N端接低电位；所述M个PN结二极管的结面积是不同的，且每一个并接的回路均由不同的开关控制，其中，M为大于等于1的正整数。

为实现上述目的，本发明又提供技术方案如下：

一种采用上述金属层漏电流检测结构的检测方法，其中，所述PN结二极管的个数为1，该方法包括如下步骤：

步骤S1：检测所述PN结二极管的单独漏电流；