[發明專利]互連線失效檢測方法

有效

• 申請號: 200710040250.8
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101295002A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 王劍屏
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及一種互連線失效檢測方法。

背景技術

多層互連技術業已成為大規模集成電路和特大規模集成電路制備工藝的重要組成部分。當前高性能的特大規模集成電路已具有多達7-8層的銅互連線。因此，尋求較低電阻率的金屬互連材料和較低介電常數的絕緣材料已成為深亞微米和納米器件的一大研究方向。

當前，多層互連中采用低k介質，即介電常數較低(k<3.2)的材料來取代傳統的二氧化硅(SiO2)作為層間絕緣。低k介質的材料可在不降低布線密度的條件下，有效地減小互連電容值，使芯片工作速度加快、功耗降低。目前最有前途和有可能應用的低k介質是：①新型的摻碳氧化物，可提高芯片內信號傳輸速度并降低功耗，該氧化物通過簡單的雙層堆疊來設置，易于制作；②硅低k絕緣介質，一種旋轉涂敷聚合物；③多孔硅低k絕緣介質；④黑金剛石，一種無機和有機的混合物；⑤超薄氟化氮化物，該超薄氟化氮化物加上由有機層構成的隔離薄膜，使得銅擴散減少一個數量級或更多，從而增強多層互連芯片工作的可靠性。

而金屬互連線選用銅或鋁兩種材料，目前大多數公司都使用銅作為互連線，因為銅有比鋁低的電阻率(銅的電阻率為1.69uΩ·cm，鋁的電阻率為2.62uΩ·cm)和較高的抗電遷移性，故銅被普遍認為是深亞微米和納米集成電路多層互連線的一種首選材料。然而，隨著集成電路器件的最小特征尺寸的越來越小，電遷移引起的可靠性問題也逐漸成為了影響芯片性能的一個重要因素。電遷移程度加劇就可能造成互連線開路，現在一般都是利用BLACK方程：MTTF=A exp(-EakT)j-n]]>來研究互連線的電遷移現象，其中MTTF表示電遷移導致互連線失效所需時間的中間值，A是由金屬層本身特性決定的系數，Ea為激活能，k為波爾茲曼常數，T為溫度，j為測試電流密度，n為擬和系數，這種方法也被稱為是加速壽命試驗方法。但是一旦互連線出現了早期失效的現象(early?fail)，即位于同一個互連線單元中的互連線在極短時間內全部失效的現象，現有的BLACK方程是無法根據這種現象來對于互連線的電遷移作出準確分析的。早期失效現象的過程描述如下，圖1所示為一個銅互連線的單元，當由于電遷移的加劇導致其中的一條互連線開路時，其他四條互連線上將會有更大的電流通過，一般可能會增加到原來電流強度的125％，因此其他四條互連線也將會在極短的時間內失效。因此，尋找一種可以發現互連線早期失效現象的方法對于解決互連線早期失效現象以及研究互連線電遷移現象都顯得很重要。然而現有的方法都是通過檢測每一根互連線的電阻來發現失效互連線的，這樣的方法對于互連線規模較大的芯片來說顯然速度太慢，不能滿足檢測的要求。

發明內容

本發明要解決的問題是現有技術發現互連線早期失效現象的速度太慢，不能滿足檢測的要求。

為解決上述問題，本發明提供一種互連線失效檢測方法，包括，

將至少兩個以上具有相同互連線規模的互連線單元串接起來構成失效探測電路；

向失效探測電路輸入測試電流，并測量失效探測電路兩端的電壓；

如果所測得的電壓大于或等于設定電壓值時，則失效探測電路中出現互連線失效。

本發明還提供了另外一種互連線失效檢測方法，包括，

將至少兩個以上具有相同互連線規模的互連線單元串接起來構成失效探測電路；

向失效探測電路輸入測試電流，并測量失效探測電路兩端的電壓；

如果所測得的電壓大于或等于設定電壓值時，則失效探測電路中出現互連線失效；

將出現互連線失效的失效探測電路的輸入與輸出相連構成惠斯通電橋；

向惠斯通電橋輸入電流，測量惠斯通電橋的中點上的電流方向，并根據電流方向來定位失效互連線的位置。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1.本發明互連線失效檢測方法通過將互連線單元串接構成失效探測電路，并通過測量失效探測電路兩端的電壓來快速發現互連線單元的失效現象。