用于測試mim電容器件的測試結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)，包括：第一MIM電容結(jié)構(gòu)、第二MIM電容結(jié)構(gòu)、第一測試焊墊、第二測試焊墊和第三測試焊墊；第一MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，第一MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)均包括依次層疊的第一金屬電極、介質(zhì)層和第二金屬電極；其中，第一測試焊墊與第一MIM電容結(jié)構(gòu)的第一金屬電極電連接，第二測試焊墊與第二MIM電容結(jié)構(gòu)的第二金屬電極電連接，第三測試焊墊與第一MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)的兩個金屬電極均電連接。在本實(shí)用新型提供的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)中，采用兩個結(jié)構(gòu)相同的MIM電容結(jié)構(gòu)，能夠從MIM電容結(jié)構(gòu)的正反方向分別進(jìn)行擊穿電壓的測試，從而保證擊穿電壓測量的準(zhǔn)確性。
【專利說明】用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及MIM電容器件，特別涉及一種用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著集成電路的發(fā)展，傳統(tǒng)的電容器件已經(jīng)不能滿足射頻電路的要求。金屬-絕 緣體-金屬（Metal-Insulator-Metal，簡稱MIM)電容器件是在半導(dǎo)體器件的互連層間形成 的電容結(jié)構(gòu)，不但具有低阻抗、高電容等優(yōu)良的特性，而且能夠與半導(dǎo)體制造的后道工藝較 好地兼容，因此已經(jīng)成為替代傳統(tǒng)電容器件的新型電容器件。
[0003] 請參考圖1，其為現(xiàn)有技術(shù)的MM電容器件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有的MM 電容器件10包括依次層疊的第一金屬電極11、介質(zhì)層12和第二金屬電極13,介質(zhì)層12位 于第一金屬電極11和第二金屬電極13之間。其中，第一金屬電極11和第二金屬電極13 是所述MM電容器件的上、下電極，介質(zhì)層12是所述MM電容器件10的絕緣層。
[0004] 擊穿電壓是電容器件的極限電壓，反映了電容器件的耐壓能力。所述MIM電容器 件10 -旦超過擊穿電壓，介質(zhì)層12將被擊穿，所述MM電容器件10就不能繼續(xù)正常工作。 擊穿電壓是一項(xiàng)非常重要的特性，為此需要對其測量和監(jiān)控，以保證所述MIM電容器件10 的工作電壓不超過擊穿電壓。
[0005] 請參考圖2,其為現(xiàn)有技術(shù)的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如 圖2所示，現(xiàn)有的用于測試MM電容器件的測試結(jié)構(gòu)100包括：MIM電容結(jié)構(gòu)10a和兩個測 試焊墊12,其中，所述MIM電容結(jié)構(gòu)10a作為所述MIM電容器件10的復(fù)制件，所述MIM電容 結(jié)構(gòu)10a和所述MM電容器件10的結(jié)構(gòu)完全相同，所述兩個測試焊墊12分別與所述MM 電容結(jié)構(gòu)l〇a的上、下電極電連接。對所述測試結(jié)構(gòu)100進(jìn)行擊穿電壓的測試時，在其中一 個測試焊墊12上實(shí)施驅(qū)動電壓（force voltage)并通過另一個測試焊墊12讀取感應(yīng)電流 (sense current)，通過判斷感應(yīng)電流是否超過極限以確定所述MIM電容器件10的擊穿電 壓。
[0006] 然而，在實(shí)際的使用過程中發(fā)現(xiàn)，所述MIM電容器件10的工作電壓雖然沒有超過 采用所述測試結(jié)構(gòu)100所測得的擊穿電壓，但是仍會發(fā)生擊穿現(xiàn)象?？梢姡凑宅F(xiàn)有的測試 方法所測得的擊穿電壓并不準(zhǔn)確，無法有效地監(jiān)控所述MIM電容器件10的擊穿電壓，所述 MM電容器件10仍會被擊穿而燒損。
[0007] 因此，如何解決現(xiàn)有技術(shù)的測試方法不能準(zhǔn)確地測量MIM電容器件的擊穿電壓的 問題成為當(dāng)前亟需解決的技術(shù)問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0008] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有 的測試方法準(zhǔn)確地測量Μ頂電容器件的擊穿電壓的問題。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種用于測試ΜΜ電容器件的測試結(jié)構(gòu)， 所述用于測試ΜΙΜ電容器件的測試結(jié)構(gòu)包括：第一 ΜΙΜ電容結(jié)構(gòu)、第二ΜΙΜ電容結(jié)構(gòu)、第一 測試焊墊、第二測試焊墊和第三測試焊墊；
[0010] 所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu) 和第二MIM電容結(jié)構(gòu)均包括依次層疊的第一金屬電極、介質(zhì)層和第二金屬電極；
[0011] 其中，所述第一測試焊墊與所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)的第一金屬電極電連接，所述 第二測試焊墊與所述第二MIM電容結(jié)構(gòu)的第二金屬電極電連接，所述第三測試焊墊與所述 第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)的第一金屬電極和第二金屬電極均電連接。
[0012] 優(yōu)選的，在所述的用于測試MM電容器件的測試結(jié)構(gòu)中，所述第三測試焊墊位于 所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)之間，用于施加驅(qū)動電壓；
[0013] 所述第一測試焊墊和第二測試焊墊位于所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié) 構(gòu)的兩側(cè)，用于分別讀取所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電流。
[0014] 優(yōu)選的，在所述的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)中，所述第一金屬電極采用 的材料為錯或者銅。
[0015] 優(yōu)選的，在所述的用于測試MM電容器件的測試結(jié)構(gòu)中，所述第二金屬電極采用 的材料為鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭中的一種或任意組合。
[0016] 優(yōu)選的，在所述的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)中，所述介質(zhì)層采用的材料 為氮化硅。
[0017] 在本實(shí)用新型提供的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)中，采用兩個結(jié)構(gòu)相同的 MIM電容結(jié)構(gòu)，進(jìn)行測試時能夠從所述MM電容結(jié)構(gòu)的正反兩個方向分別實(shí)現(xiàn)擊穿電壓的 測試，從而保證擊穿電壓測量的準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的MIM電容器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4a至圖4c是本實(shí)用新型實(shí)施例的用于測試MM電容器件的測試結(jié)構(gòu)在不同制 造階段的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型提出的用于測試MIM電容器件的測試 結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。 需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助 說明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。
[0023] 現(xiàn)有的測試方法無法準(zhǔn)確有效地監(jiān)控所述MIM電容器件10的擊穿電壓，造成所述 MIM電容器件10在使用時出現(xiàn)燒損現(xiàn)象。發(fā)明人對此進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)造成現(xiàn)有的 測試方法無法準(zhǔn)確有效地監(jiān)控所述MIM電容器件10的擊穿電壓的原因在于，所述MIM電容 器件10的擊穿電壓在正反方向上存在差異，由于所述MIM電容器件10的上電極一般米用 銅（Cu)，下電極一般采用鉭（Ta)，而Ta與SliN之間的能帶差比Cu與SliN之間的能帶差 小，因此，所述MM電容器件10在下電極（鉭電極）施加驅(qū)動電壓比在上電極（銅電極） 施加驅(qū)動電壓更加容易擊穿。
[0024] 而且，在下電極（鉭電極）上施加驅(qū)動電壓時上電極（銅電極）會出現(xiàn)尖端放電 現(xiàn)象，使得擊穿電壓在正反方向上的差異更加明顯。產(chǎn)生尖端放電的原因在于，Cu晶格之 間的應(yīng)力釋放使得上電極（銅電極）表面的電荷聚集。在下電極（鉭電極）上施加驅(qū)動電 壓進(jìn)行擊穿電壓測試時，尖端放電現(xiàn)象會影響測試結(jié)果，使得所述MIM電容器件10更加容 易被擊穿?？梢姡瑥纳想姌O（銅電極）和下電極（鉭電極）分別施加驅(qū)動電壓所測得的擊 穿電壓是不同的，在上電極（銅電極）施加驅(qū)動電壓所測得的擊穿電壓要比在下電極（鉭 電極）施加驅(qū)動電壓所測得的擊穿電壓高。
[0025] 而在現(xiàn)有的測試方法中，通過一個測試焊墊12上實(shí)施驅(qū)動電壓到上電極（銅電 極）或下電極（鉭電極）上，并通過另一個測試焊墊12測量感應(yīng)電流以確定擊穿電壓。由 此可見，在現(xiàn)有的測試方法中只測量了其中一個方向的擊穿電壓，因此得到的測試結(jié)果是 不準(zhǔn)確的。
[0026] 綜上，造成現(xiàn)有的測試方法無法準(zhǔn)確有效地監(jiān)控所述MM電容器件10的擊穿電壓 的原因在于，沒有考慮到擊穿電壓在正反方向上存在差異，只測量其中一個方向的擊穿電 壓。為了解決上述問題，本申請?zhí)岢隽巳缦录夹g(shù)方案：
[0027] 請參考圖3,其為本實(shí)用新型實(shí)施例的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖3所示，所述用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)200包括：第一 MIM電容結(jié)構(gòu) 20a、第二MM電容結(jié)構(gòu)20b、第一測試焊墊21a、第二測試焊墊21b和第三測試焊墊21c ;所 述第一 MM電容結(jié)構(gòu)20a和第二MM電容結(jié)構(gòu)20b的結(jié)構(gòu)相同，所述第一 MM電容結(jié)構(gòu)20a 和第二MIM電容結(jié)構(gòu)20b均包括依次層疊的第一金屬電極、介質(zhì)層和第二金屬電極；其中， 所述第一測試焊墊21a與所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)20a的第一金屬電極電連接，所述第二測 試焊墊21b與所述第二MM電容結(jié)構(gòu)20b的第二金屬電極電連接，所述第三測試焊墊21c 與所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)20a和第二MIM電容結(jié)構(gòu)20b的第一金屬電極和第二金屬均電連 接。
[0028] 具體的，所述第一 MM電容結(jié)構(gòu)20a和第二MM電容結(jié)構(gòu)20b是待測的MM電容 器件的復(fù)制件，所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)20a和第二MIM電容結(jié)構(gòu)20b的結(jié)構(gòu)與待測試的MIM 電容器件完全相同。所述第一 MM電容結(jié)構(gòu)20a和第二MM電容結(jié)構(gòu)20b與待測的MM電 容器件一般由相同工藝制造并具有相同的特征，通過測量所述第一 Μ頂電容結(jié)構(gòu)20a和第 二MIM電容結(jié)構(gòu)20b能夠得到待測的MIM電容器件的特征。
[0029] 本實(shí)施例中，所述第一 MM電容結(jié)構(gòu)20a和第二MM電容結(jié)構(gòu)20b均包括依次層 疊的第一金屬電極、介質(zhì)層和第二金屬電極。其中，所述第一金屬電極一般米用銅（Cu)或 者鋁（A1)等常用的電極金屬。所述第二金屬電極不宜太厚，同時還需滿足大電容值的需 求，為了在厚度較薄的情況下能儲存更多的電荷，可以選擇鈦（Ti)、氮化鈦（TiN)、鉭（Ta)、 氮化鉭（TaN)中的一種或任意組合。所述介質(zhì)層采用介電常數(shù)（k)高的材料，例如氮化硅 (SiN)。
[0030] 請參考圖4a至圖4c，其為本實(shí)用新型實(shí)施例的用于測試MM電容器件的測試結(jié)構(gòu) 在不同制造階段的俯視圖。如圖4a所示，首先通過濺射工藝形成第一金屬層，對所述第一 金屬層進(jìn)行刻蝕形成第一金屬電極，所述第一金屬電極與所述第二測試焊墊21b和第三測 試焊墊21c電連接。如圖4b所示，接著在所述第一金屬電極的表面上沉積氮化硅層，作為 所述MM電容器件的絕緣層。如圖4c所示，最后在所述氮化硅層上通過濺射工藝形成第二 金屬層，對所述第二金屬層進(jìn)行刻蝕形成第二金屬電極，所述第二金屬電極與所述第一測 試焊墊21a和第三測試焊墊21c電連接。
[0031] 其中，所述第三測試焊墊21c設(shè)置于所述第一 MM電容結(jié)構(gòu)20a和第二MM電容 結(jié)構(gòu)20b之間，所述第一測試焊墊21a和第二測試焊墊21b位于所述第一 MM電容結(jié)構(gòu)20a 和第二MIM電容結(jié)構(gòu)20b的兩側(cè)，其中，所述第一測試焊墊21a靠近所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu) 20a，所述第二測試焊墊21b靠近所述第二MM電容結(jié)構(gòu)20b。
[0032] 請繼續(xù)參考3,所述第三測試焊墊21c與所述第一 MM電容結(jié)構(gòu)20a和第二MM電 容結(jié)構(gòu)20b的第一金屬電極和第二金屬電極均電連接，通過所述第三測試焊墊21c能夠?qū)?所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)20a和第二MIM電容結(jié)構(gòu)20b的第一金屬電極和第二金屬電極同時 施加驅(qū)動電壓。同時，所述第一測試焊墊21a與所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)20a的第一金屬電極 電連接，所述第二測試焊墊21b與所述第二MIM電容結(jié)構(gòu)20b的第二金屬電極電連接，通過 所述第一測試焊墊21a和所述第二測試焊墊21b能夠分別讀取所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)20a 和所述第二MIM電容結(jié)構(gòu)20b的感應(yīng)電流。
[0033] 在利用所述用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)200進(jìn)行擊穿電壓的測試時，在所 述第三測試焊墊21c上實(shí)施驅(qū)動電壓并通過所述第一測試焊墊21a和所述第二測試焊墊 21b測量感應(yīng)電流。由于所述用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)200采用了兩個MIM電容 結(jié)構(gòu)，進(jìn)行測試時其中一個MIM電容結(jié)構(gòu)的第一金屬電極上施加驅(qū)動電壓，同時另一個MIM 電容結(jié)構(gòu)的第二金屬電極上施加驅(qū)動電壓，從兩個方向分別施加驅(qū)動電壓，當(dāng)其中一個方 向的感應(yīng)電流首先超過設(shè)定的極限時，此時的電壓即為擊穿電壓。
[0034] 綜上，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于測試MM電容器件的測試結(jié)構(gòu)中，采用兩 個結(jié)構(gòu)相同的Μ頂電容結(jié)構(gòu)，進(jìn)行測試時能夠同時從兩個方向上分別測量擊穿電壓，從而 保證所述擊穿電壓測量的準(zhǔn)確性。
[0035] 上述描述僅是對本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的描述，并非對本實(shí)用新型范圍的任何限 定，本實(shí)用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要 求書的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：第一 MIM電容結(jié)構(gòu)、第 二MIM電容結(jié)構(gòu)、第一測試焊墊、第二測試焊墊和第三測試焊墊； 所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第 二MIM電容結(jié)構(gòu)均包括依次層疊的第一金屬電極、介質(zhì)層和第二金屬電極； 其中，所述第一測試焊墊與所述第一 MM電容結(jié)構(gòu)的第一金屬電極電連接，所述第二 測試焊墊與所述第二MIM電容結(jié)構(gòu)的第二金屬電極電連接，所述第三測試焊墊與所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)的第一金屬電極和第二金屬電極均電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三測試 焊墊位于所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)之間，用于施加驅(qū)動電壓； 所述第一測試焊墊和第二測試焊墊位于所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)的 兩側(cè)，用于分別讀取所述第一 MIM電容結(jié)構(gòu)和第二MIM電容結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電流。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一金屬 電極采用的材料為鋁或者銅。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于測試MM電容器件的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二金屬 電極采用的材料為鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭中的一種或任意組合。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于測試MIM電容器件的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述介質(zhì)層采 用的材料為氮化硅。
【文檔編號】G01R31/26GK203894369SQ201420275405
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】劉紀(jì)濤 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司