一種應力遷移測試結構的製作方法
2023-04-22 23:27:06
一種應力遷移測試結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種應力遷移測試結構，包括：若干條互相平行且寬度不等的第一金屬線；若干條互相平行且寬度不等的第二金屬線，所述第一金屬線和第二金屬線堆疊，其間通過通孔電連；第一測試金屬，與所述第一金屬線的其中一端電連；第二測試金屬，與所述第二金屬線的其中一端電連。採用本實用新型提供的應力遷移測試結構可以同時進行大量的通孔電阻值測試，便於檢測和評估單個通孔應力遷移的可靠性問題，節約測試焊墊和測試面積。
【專利說明】一種應力遷移測試結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體測試【技術領域】，特別是涉及一種應力迀移測試結構。
【背景技術】
[0002]應力迀移(31^688是造成半導體器件失效的一個重要原因，故在進行半導體器件的可靠性評估中，應力迀移測試是評價金屬互連線可靠性重要的測試項目之一。應力迀移是在一定溫度下，由於各種材料熱膨脹係數不同，所以在不同的材料間形成應力，從而使金屬互連線或者通孔中晶粒間的小空隙向應力集中的地方聚集形成空洞的物理現象，應力迀移形成的空洞達到一定程度就使集成電路中的金屬互連線發生斷路，從而造成器件的失效。
[0003]應力迀移測試能夠檢測半導體工藝的可靠性，並進而判斷所形成的金屬互連結構的可靠性。具體進行應力迀移測試時，首先形成一應力迀移測試結構，對所述應力迀移測試結構執行高溫烘烤，通過所述應力迀移測試結構的阻值變化評價應力迀移狀況。通常的，在烘烤前、烘烤了 168小時、500小時及1000小時的時候，測試所屬應力迀移測試結構的阻值變化，當阻值變化大於等於20%時(相對於烘烤前的阻值而言)，即可認為本次半導體工藝中的應力迀移比較嚴重，將影響所形成的金屬互連結構的可靠性。
[0004]傳統應力迀移測試結構主要是採用1(61x1！！四端測試結構，其結構如圖1所示，應力迀移測試結構主要包括兩層金屬線1八、2八、以及連接這兩層金屬線1八、2八的通孔3八；所述金屬線1八的其中一端？+施加電流1、另一端為量測電壓端3-；所述金屬線2八的其中一端為量測電壓端3+,另一端為接地端卜。在先進位程中，有報導稱，隨著金屬寬度的增加，單個通孔應力迀移的可靠性越來越差。目前，找到可靠性最差的金屬線寬度和描繪出單孔應力迀移與金屬線寬度之間的關係成為研宄的熱點。但是如果傳統的應力迀移測試結構來找可靠性最差的金屬線寬度，不同寬度的金屬線則需要分別對應一個測試結構，這樣將佔用大量的測試焊墊和測試面積，浪費晶圓資源。
實用新型內容
[0005]鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種應力迀移測試結構，用於解決現有技術中測試結構佔用大量的測試焊墊和測試面積的問題。
[0006]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種應力迀移測試結構，所述應力迀移測試結構至少包括:
[0007]若干條互相平行且寬度不等的第一金屬線；
[0008]若干條互相平行且寬度不等的第二金屬線，所述第一金屬線和第二金屬線堆疊，其間通過通孔電連；
[0009]第一測試金屬，與所述第一金屬線的其中一端電連；
[0010]第二測試金屬，與所述第二金屬線的其中一端電連。
[0011]作為本實用新型應力迀移測試結構的一種優化的結構，所述第一金屬線按寬度逐漸增大或減小的趨勢排列，所述第一金屬線的寬度範圍從最小設計尺寸到20倍的最小設計尺寸。
[0012]作為本實用新型應力迀移測試結構的一種優化的結構，所述第二金屬線按寬度逐漸增大或減小的趨勢排列，所述第二金屬線的寬度範圍從最小設計尺寸到20倍的最小設計尺寸。
[0013]作為本實用新型應力迀移測試結構的一種優化的結構，所述第一金屬線間的間距大於等於15倍的最小設計尺寸，所述第二金屬線間的間距大於等於15倍的最小設計尺寸。
[0014]作為本實用新型應力迀移測試結構的一種優化的結構，所述第一金屬線的另一端分別與各自的電流施加焊墊電連。
[0015]作為本實用新型應力迀移測試結構的一種優化的結構，所述第一測試金屬與第一電壓量測焊墊電連。
[0016]作為本實用新型應力迀移測試結構的一種優化的結構，所述第二金屬線的另一端分別與各自的第二電壓量測焊墊電連。
[0017]作為本實用新型應力迀移測試結構的一種優化的結構，所述第二測試金屬接地。
[0018]作為本實用新型應力迀移測試結構的一種優化的結構，所述第一測試金屬與第一金屬線位於同一層，所述第二測試金屬與第二金屬線位於同一層。
[0019]作為本實用新型應力迀移測試結構的一種優化的結構，所述應力迀移測試結構形成於晶圓的切割道上。
[0020]如上所述，本實用新型的應力迀移測試結構，包括:若干條互相平行且寬度不等的第一金屬線；若干條互相平行且寬度不等的第二金屬線，所述第一金屬線和第二金屬線堆疊，其間通過通孔電連；第一測試金屬，與所述第一金屬線的其中一端電連；第二測試金屬，與所述第二金屬線的其中一端電連。採用本實用新型提供的應力迀移測試結構可以同時進行大量的通孔電阻值測試，便於檢測和評估單個通孔應力迀移的可靠性問題，節約測試焊墊和測試面積。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為現有技術中應力迀移測試結構示意圖。
[0022]圖2為本實用新型中應力迀移測試結構示意圖。
[0023]元件標號說明
[0024]1，1八第一金屬線
[0025]2，2^第二金屬線
[0026]3，3^通孔
[0027]4，401，402，403，404，405第一測試金屬
[0028]5，501，502，503，504，505第二測試金屬
[0029]6，601，602，603，604，605電流施加焊墊
[0030]7，701，702，703，704，705第一電壓量測焊墊
[0031]8第二電壓量測焊墊
[0032]9接地焊墊
【具體實施方式】
[0033]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。
[0034]請參閱附圖2。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」及「一」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的範疇。
[0035]如圖2所示，本實用新型提供一種應力迀移測試結構，所述應力迀移測試結構至少包括:若干條第一金屬線1、若干條第二金屬線2、第一測試金屬4、第二測試金屬5以及連接第一金屬線1和第二金屬線2間的通孔3。
[0036]本實施例中，以五條第一金屬線101、102、103、104、105和五條第二金屬線201、202、203、204、205為例進行說明，在其他實施例中，可以是其他數量，在此不限。
[0037]所述第一金屬線1間互相平行且寬度不等，優選地，第一金屬線1按寬度逐漸增大或減小的趨勢排列。所述第二金屬線2與第一金屬線1堆疊，第二金屬線2間也是互相平行且寬度不等，按照寬度逐漸增大或減小的趨勢排列。所述第二金屬線2與第一金屬線1互相垂直，第二金屬線2與第一金屬線1間通過通孔3實現電連。本實施例中，五條第一金屬線101、102、103、104、105和五條第二金屬線201、202、203、204、205間總共需要25個通孔進行連接。
[0038]作為示例，所述第一金屬線1和第二金屬線2的寬度範圍從最小設計尺寸至20倍的最小設計尺寸(11 = 1皿1111 (1681^11 11116)。更優地，所述第一金屬線1和第二金屬線2的寬度範圍控制在最小設計尺寸到5倍的最小設計尺寸之間。例如，對於0.28^工藝，最小設計尺寸即線寬為4511111，那麼第一金屬線1和第二金屬線2的寬度可以從45?225111110
[0039]另外，為了避免各金屬線之間發生串擾，優選地，所述第一金屬線1間的間距大於等於15倍的最小設計尺寸，同樣，所述第二金屬線2間的間距也大於等於15倍的最小設計尺寸。
[0040]所述第一測試金屬4與第一金屬線101、102、103、104、105的其中一端電連，如圖2所不，所述第一測試金屬4與第一金屬線101、102、103、104、105位於同一層、且與第一金屬線101、102、103、104、105互相垂直，通過第一測試金屬4可以將第一金屬線101、102、103、104,105的該端與第一電壓量測焊墊8電連。所述第一金屬線101、102、103、104、105的另一端則分別與各自的電流施加焊墊601、602、603、604、605電連，通過該焊墊可以給測試結構施加電流。
[0041〕 所述第二測試金屬9與第二金屬線201、202、203、204、205的其中一端電連，如圖2所示，所述第二測試金屬9與第二金屬線201、202、203、204、205位於同一層、且與第二金屬線201、202、203、204、205互相垂直，通過第二測試金屬9可以將第二金屬線201、202、203、204,205的該端與接地焊墊9電連。所述第二金屬線201、202、203、204、205的另一端則分別與各自的第二電壓量測電壓焊墊701、702、703、704、705電連。
[0042]進一步地，所述應力迀移測試結構形成於晶圓的切割道上，所述第一金屬線1、第二金屬線2、第一測試金屬4、第二測試金屬5、通孔3以及所有焊墊6、7、8、9均可以為銅材料或者鋁材料。
[0043]利用本實用新型的進行測試時，需要測試哪一個通孔的電阻值，則只需將對應的焊墊與外界電連。例如，若需測試第一行第一列的通孔的電阻值，則在電流施加焊墊601處給電流，將焊墊9接地，在第一電壓量測焊墊701端量得電壓VI，在第二電壓量測焊墊8端量得電壓％ ；若需測試第一行第二列的通孔的電阻值，則在電流施加焊墊601處給電流，將焊墊9接地，在第一電壓量測焊墊702端量得電壓VI，在第二電壓量測焊墊8端量得電壓V〗。
[0044]需要說明的是，傳統的應力迀移測試結構測量25個通孔的電阻值，則需要100個焊墊，放在具有25個焊墊的測試模組中，則需要4個測試模組；而本實用新型提供的應力迀移測試結構僅僅需要12個焊墊，放在具有25個焊墊的測試模組中，連1個測試模組都用不完，節約了 3/4的測試面積。
[0045]綜上所述，本實用新型的應力迀移測試結構，包括若干條互相平行且寬度不等的第一金屬線；若干條互相平行且寬度不等的第二金屬線，所述第一金屬線和第二金屬線堆疊，其間通過通孔電連；第一測試金屬，與所述第一金屬線的其中一端電連；第二測試金屬，與所述第二金屬線的其中一端電連。採用本實用新型提供的應力迀移測試結構可以同時進行大量的通孔電阻值測試，便於檢測和評估單個通孔應力迀移的可靠性問題，節約測試焊墊和測試面積。
[0046]所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0047]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種應力迀移測試結構，其特徵在於，所述應力迀移測試結構至少包括: 若干條互相平行且寬度不等的第一金屬線； 若干條互相平行且寬度不等的第二金屬線，所述第一金屬線和第二金屬線堆疊，其間通過通孔電連； 第一測試金屬，與所述第一金屬線的其中一端電連； 第二測試金屬，與所述第二金屬線的其中一端電連。
2.根據權利要求1所述的應力迀移測試結構，其特徵在於:所述第一金屬線按寬度逐漸增大或減小的趨勢排列，所述第一金屬線的寬度範圍從最小設計尺寸到20倍的最小設計尺寸。
3.根據權利要求1所述的應力迀移測試結構，其特徵在於:所述第二金屬線按寬度逐漸增大或減小的趨勢排列，所述第二金屬線的寬度範圍從最小設計尺寸到20倍的最小設計尺寸。
4.根據權利要求1所述的應力迀移測試結構，其特徵在於:所述第一金屬線間的間距大於等於15倍的最小設計尺寸，所述第二金屬線間的間距大於等於15倍的最小設計尺寸。
5.根據權利要求1所述的應力迀移測試結構，其特徵在於:所述第一金屬線的另一端分別與各自的電流施加焊墊電連。
6.根據權利要求1所述的應力迀移測試結構，其特徵在於:所述第一測試金屬與第一電壓量測焊墊電連。
7.根據權利要求1所述的應力迀移測試結構，其特徵在於:所述第二金屬線的另一端分別與各自的第二電壓量測焊墊電連。
8.根據權利要求1所述的應力迀移測試結構，其特徵在於:所述第二測試金屬接地。
9.根據權利要求1所述的應力迀移測試結構，其特徵在於:所述第一測試金屬與第一金屬線位於同一層，所述第二測試金屬與第二金屬線位於同一層。
10.根據權利要求1所述的應力迀移測試結構，其特徵在於:所述應力迀移測試結構形成於晶圓的切割道上。
【文檔編號】H01L23/544GK204230235SQ201420762306
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】呂勇 申請人:中芯國際集成電路製造(北京)有限公司