连接孔测试结构及其透射电镜制样方法技术

本发明专利技术公开一种连接孔测试结构及透射电镜（ＴＥＭ，Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎ?Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）制样方法，以解决在连接孔直径小于检测样片厚度时，无法测量出连接孔侧壁Ｇｌｕｅｌａｙｅｒ及Ｂａｒｒｉｅｒ?ｓｅｅｄ的厚度的问题。该结构包括原始孔、校准孔及测量孔；其中原始孔、校准孔及测量孔的底面均为轴对称图形；且存在一个平面垂直于所述各个底面，所述平面与各底面相交的直线为各底面的对称轴；以原始孔为连接孔；校准孔垂直于所述平面方向的厚度等于检测样片厚度，用于控制检测样片的厚度达到预期厚度；测量孔垂直于所述平面方向的厚度等于校准孔厚度与原始孔厚度之和，且测量孔与连接孔中待测量的对象需相同，以用于连接孔尺寸的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造领域，尤其涉及连接孔测试结构及TEM制样方法。
技术介绍
半导体制造工艺复杂，且制造成本极高，为保证制造质量，在制造半导体芯片过程 中，通常在晶圆上制造测试结构，以在制造完成后进行测试。半导体芯片中包含很多通孔 (Via)及接触孔(CT)等连接孔，其对半导体芯片质量有重大影响。目前业界一般在半导体 芯片中制作连接孔测试结构，再在芯片制作完成后，通过连接孔测试结构来测试芯片中连 接孔制作的质量。所述连接孔内通常填充有填充物。参照图1，在测试连接孔时，通常需 制作出连接孔的检测样片10，再通过该检测样片10测量出连接孔侧壁薄膜，例如粘附层 (Gluelayer)ll及阻挡层(Barrier seed) 12的厚度。其中美国专利相关文件US6. 683. 304 公开有具体测试方案，但该测试方案存在下述问题参照图2，由于检测样片本身有厚度h，因此如果连接孔厚度d小于检测样片厚度 h,则上述方案无法测量出Gluelayer及Barrier seed的厚度，而随着半导体行业45纳米 等先进制程的开发，关键尺寸越来越小，上述问题日益严重，因此亟需相应解决方案。
技术实现思路
本专利技术解决的是在连接孔厚度小于检测样片厚度时，无法测量出连接孔侧壁 Gluelayer及Barrier seed的厚度的问题。本专利技术提供了连接孔测试结构，包括原始孔、校准孔及测量孔；其中原始孔、校准 孔及测量孔的底面均为轴对称图形；且存在一个平面垂直于所述各个底面，所述平面与各 底面相交的直线为各底面的对称轴；以及原始孔为连接孔；校准孔垂直于所述平面方向的 厚度等于检测样片厚度，用于控制检测样片的厚度达到预期厚度；测量孔垂直于所述平面 方向的厚度等于校准孔厚度与原始孔厚度之和，且测量孔与连接孔中待测量的对象需相 同，以用于连接孔尺寸的测量。本专利技术提供了连接孔测试结构的TEM制样方法，包括步骤从连接孔测试结构一 端的平行于所述平面的平面开始切割所述连接孔测试结构，直至切割到校准孔边缘；从连 接孔测试结构另一端的平行于所述平面的平面开始切割所述连接孔测试结构，直至切割到 校准孔的另一边缘。与现有方案相比，本专利技术具备下述优点本专利技术提供的连接孔测试结构包含原始孔，校准孔及测量孔，测量孔的厚度等于 校准孔厚度与原始孔厚度之和，且校准孔厚度等于检测样片厚度，因此测量孔的厚度就必 定大于检测样片厚度，避免了现有连接孔测试结构中用于测量的连接孔厚度d小于检测样 片厚度h而导致无法测量出连接孔Gluelayer及Barrier seed的厚度的问题。附图说明图1为现有连接孔测试结构的结构示意图；图2为现有连接孔测试结构中连接孔厚度小于检测样片厚度的示意图；图3为本专利技术实施例提出的连接孔测试结构的结构示意图；图4为本专利技术实施例提出的连接孔测试结构的TEM制样方法流程图；图5 图7为本专利技术实施例中连接孔测试结构TEM制样时制样过程示意图。具体实施例方式针对
技术介绍
提及的问题，本专利技术实施例提出如果能够保证连接孔测试结构中用 于测量连接孔Gluelayer及Barrier seed的结构的厚度能够大于检测样片的厚度，则能够 避免上述问题。基于该想法，本专利技术实施例提出下述连接孔测试结构，以避免由于连接孔厚 度小于检测样片厚度而无法测量出连接孔Gluelayer及Barrier seed的厚度的问题。图3为本专利技术实施例中连接孔测试结构的俯视图，结合该图，本专利技术实施例提出 的连接孔测试结构包括原始孔31、校准孔32及测量孔33 ；其中原始孔31、校准孔32及测量孔33的底面均为轴对称图形；且存在一个平面A_A’ 垂直于所述各个底面，所述平面A-A’与各底面相交的直线为各底面的对称轴；以及原始孔31为连接孔；校准孔32垂直于所述平面A-A’方向的厚度等于检测样片厚度，用于控制检测样 片的厚度达到预期厚度，所述预期厚度通常为检测样片厚度；测量孔33垂直于所述平面A-A’方向的厚度等于校准孔32厚度与原始孔31厚度 之和，且测量孔与连接孔中待测量的对象需相同，以用于连接孔尺寸的测量。本实施例中，较佳的原始孔31及校准孔32各有两个，对称位于测量孔33两侧，在 具体实施时，原始孔31、校准孔32及测量孔33的数量可以自主选择。此外所述连接孔尺寸通常为Gluelayer及Barrier seed的厚度，但该结构也可以 用于测量连接孔的其它尺寸。本实施例中，所述校准孔32厚度为100纳米，所述原始孔31厚度为连接孔厚度，其中 校准孔32的厚度可以根据检测样片的厚度选择，通常可以保证其厚度大于检测样片厚度即可。此外针对测量的连接孔尺寸不同，测量孔的尺寸也需要对应，例如如果要测量连 接孔Gluelayer及Barrier seed的厚度，则需保证测量孔与连接孔中Gluelayer及Barrier seed的厚度要相同。本专利技术实施例还提供了连接孔测试结构的TEM制样方法，以通过TEM技术采用本 专利技术实施例提供的连接孔测试结构来测试连接孔尺寸。图4为本专利技术实施例中连接孔测试结构测试方法流程图，结合该图，该方法包括 步骤步骤1，从连接孔测试结构一端的平行于所述平面的平面切割所述连接孔测试结 构，直至切割到校准孔边缘；步骤2，从连接孔测试结构另一端的平行于所述平面的平面切割所述连接孔测试 结构，直至切割到校准孔的另一边缘。上述步骤仅仅给出本实施例中与现有TEM制样技术区别的特征，对于其他进行TEM制样时所需的常规手段，此处无需给以说明。参照图5 图7，为本实施例中连接孔测试结构TEM制样时制样过程示意图。参照图5，首先从连接孔测试结构一端的平行于平面A-A’的平面1 1’切割所述 连接孔测试结构；参照图6，在切割至校准孔61的边缘60时，停止切割；参照图7，从连接孔 测试结构另一端的平行于平面A-A’的平面切割至校准孔61另一边缘62，再完成检测样片 制作后，通过测量出测量孔的尺寸来得到连接孔的尺寸。本实施例中所述连接孔尺寸为Gluelayer及Barrier seed的厚度，但该结构也可 以用于测量连接孔的其它尺寸。本实施例中所述校准孔61厚度为100纳米，其中校准孔32的厚度可以根据检测 样片的厚度选择，通常可以保证其厚度大于检测样片厚度即可。通过上述测试方法，即使连接孔厚度小于检测样片厚度，本专利技术实施例也能够实 现连接孔尺寸例如Gluelayer及Barrier seed厚度的测量，解决了
技术介绍
中无法实现该 测量的问题。显然，本领域的技术人员可以对本专利技术进行各种改动和变型而不脱离本专利技术的精 神和范围。这样，倘若本专利技术的这些修改和变型属于本专利技术权利要求及其等同技术的范围 之内，则本专利技术也意图包含这些改动和变型在内。权利要求一种连接孔测试结构，包括原始孔、校准孔及测量孔；其中原始孔、校准孔及测量孔的底面均为轴对称图形；且存在一个平面垂直于所述各个底面，所述平面与各底面相交的直线为各底面的对称轴；以及原始孔为连接孔；校准孔垂直于所述平面方向的厚度等于检测样片厚度，用于控制检测样片的厚度达到预期厚度；测量孔垂直于所述平面方向的厚度等于校准孔厚度与原始孔厚度之和，且测量孔与连接孔中待测量的对象需相同，以用于连接孔尺寸的测量。2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接孔测试结构，包括原始孔、校准孔及测量孔；其中原始孔、校准孔及测量孔的底面均为轴对称图形；且存在一个平面垂直于所述各个底面，所述平面与各底面相交的直线为各底面的对称轴；以及原始孔为连接孔；校准孔垂直于所述平面方向的厚度等于检测样片厚度，用于控制检测样片的厚度达到预期厚度；测量孔垂直于所述平面方向的厚度等于校准孔厚度与原始孔厚度之和，且测量孔与连接孔中待测量的对象需相同，以用于连接孔尺寸的测量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段淑卿，庞凌华，李剑，李明，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]