[发明专利]半导体测试结构及测试方法

说明书

本发明提供一种半导体测试结构及测试方法，包括第一半导体测试单元和第二半导体测试单元，所述第一半导体测试单元和所述第二半导体测试单元均包括至少两个测试模块，每个所述测试模块均包括第一测试金属层、第二测试金属层及垂直设置在二者之间的金属通孔。第一半导体测试单元中各测试模块的第二测试金属层相对于金属通孔在第一方向上的偏移量不同；第二半导体测试单元的各测试模块中第一测试金属层相对于金属通孔在第二方向上的偏移量不同。本发明提供的半导体测试结构及测试方法可以模拟实际结构中的通孔形貌，在不破坏原结构的情况下测出通孔斜度，避免了现有通孔斜度测试过程中对晶圆造成的不可逆损坏，进而避免测试造成的晶圆浪费。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体测试结构及测试方法。

背景技术

在半导体工艺技术中，分为前段器件工艺和后段金属连接工艺，前段工艺的器件通过后段工艺的金属连接线引出，从而进行工作或电性测试。随着工艺节点的不断下移，金属连接对器件性能的影响逐渐突出。现有的金属连接工艺主要采用大马士革填充工艺，即先在晶圆的介质层上刻蚀沟槽和深孔，再进行金属填充。为了避免层间金属的相互影响，不同金属层之间介质层的厚度增大，使得连接不同金属层的通孔深度增加，从而使通孔在刻蚀时易形成上宽下窄的形貌。

目前对于通孔参数的测量仅限制在通孔深度和某固定深度位置的通孔宽度，其他参数例如通孔斜度无法测量，而通孔斜度对金属电迁移具有一定影响，可能影响器件的可靠性。因此，当电迁移率不达标且测量数据无异常时，通常会通过观察通孔的形貌判断器件不达标的原因，其中的重要判断依据之一即为通孔斜度。然而，现有的通孔斜度测试方法为切片，会对晶圆造成不可逆的损坏，造成浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体测试结构及测试方法，用于测量金属层之间金属通孔的斜度，避免现有的金属通孔斜度测试过程会对晶圆造成不可逆损坏的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种半导体测试结构，用于测量金属层之间金属通孔的斜度，其特征在于，包括第一半导体测试单元和第二半导体测试单元，所述第一半导体测试单元和所述第二半导体测试单元均包括至少两个测试模块；每个所述测试模块均包括第一测试金属层、第二测试金属层及垂直设置在所述第一测试金属层和所述第二测试金属层之间的金属通孔；其中，所述第一半导体测试单元的各测试模块中所述第二测试金属层相对于所述金属通孔在第一方向上具有不同的偏移量，所述第一测试金属层相对于所述金属通孔的位置固定不变；所述第二半导体测试单元的各测试模块中所述第一测试金属层相对于所述金属通孔在第二方向上具有不同的偏移量，所述第二测试金属层相对于所述金属通孔的位置固定不变。

可选的，所述金属通孔与所述第一测试金属层接触的一面为第一接触面，所述金属通孔与第二测试金属层接触的一面为第二接触面；所述第一半导体测试单元的测试模块中所述第一测试金属层完全覆盖、部分覆盖所述第一接触面或与所述第一接触面分离；所述第二半导体测试单元的测试模块中所述第二测试金属层完全覆盖、部分覆盖所述第二接触面或与所述第二接触面分离。

可选的，所述第一半导体测试单元中，第i-1个测试模块与第i个测试模块的第二测试金属层相对于所述金属通孔在第一方向上的偏移量之差，等于第i个测试模块与第i+1个测试模块的所述第二测试金属层相对于所述金属通孔在第一方向上的偏移量之差；所述第二半导体测试单元中，第j-1个测试模块与第j个测试模块的第一测试金属层相对于所述金属通孔在第二方向上的偏移量之差，等于第j个测试模块与第j+1个测试模块的所述第一测试金属层相对于所述金属通孔在第二方向上的偏移量之差，其中，i≥2，j≥2。

可选的，所述金属通孔沿轴向的截面为梯形，且所述第一接触面和所述第二接触面均为圆形。

可选的，所述第一测试金属层和所述第二测试金属层相互垂直。

可选的，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，且所述第一方向和所述第二方向均垂直于所述金属通孔的中心线。