[發明專利]一種電遷移可靠性測試結構

有效

• 申請號: 201210564557.9
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103035619B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 儲佳
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;H01L21/02
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31275
• 代理人: 吳世華,林彥之

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造工藝技術領域，特別涉及一種金屬互連的可靠性測試結構。

背景技術

可靠性測試是集成電路制造工藝中極其重要的一個環節。目前金屬互連的可靠性測試的內容包括接觸孔、通孔、金屬布線電遷移現象等，電遷移(EM)是指在較高的電流密度作用下，金屬原子將會沿著電子運動方向進行遷移。電遷移能使集成電路中的互連線在工作過程中產生斷路或短路，從而引起IC失效，其表現為：在互連線中形成空洞，增加了電阻；空洞長大，最終貫穿互連線，形成斷路；在互連引線中形成晶須，造成層間短路；晶須長大，穿透鈍化層，產生腐蝕源。空洞和晶須的長期積累最終就會導致集成電路金屬互連結構失效。因此，電遷移是影響集成電路器件可靠性的一個重要因素，電遷移測試也成為可靠性評價的重要項目之一。集成電路的金屬互連的遷移特性有相當部分受電流擁堵(Current Crowding)的影響。當電路的尺寸發生比較大的變化時，電流密度也會有比較大的變化，同時在比較細的金屬中電流密度的分布也會發生改變且不均勻，這樣就加劇了電遷移，加速了電路的失效。現有技術中，用于測試金屬互連結構的涉及電流擁堵效應引起的可靠性的測試結構包括上層金屬線，下層金屬線以及引出金屬線三層金屬結構，上層金屬線和下層金屬線之間由絕緣介質層隔開，上層金屬線和下層金屬線之間由金屬通孔實現導通，再通過引出金屬線引出后可在上層金屬線和下層金屬線間的金屬通孔上進行測試。由此可知，這種測試結構需要3層金屬才能正常測試。因此制備這種測試結構的步驟包括形成下層金屬線，接著以銅互連工藝形成金屬通孔和上層金屬線，之后再以銅互連工藝形成金屬通孔和引出金屬線，也即是至少需要七次光刻才能得到所需的測試結構，制造工藝較為復雜。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種結構簡單工藝方便的電遷移可靠性測試結構。

為達成上述目的，本發明提供一種電遷移可靠性測試結構，包括：第一層金屬線，其包括第一金屬線，與所述第一金屬線平行且相隔一定距離的第二金屬線，垂直連接于所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的第三金屬線；所述第三金屬線的一端靠近所述第一金屬線的一個端點，另一端靠近所述第二金屬線的一個端點；所述金屬線之間填充有絕緣介質；以及第二層金屬線，位于所述第一層金屬線上方，通過金屬通孔引出所述第一層金屬線以進行可靠性測試。

優選的，所述第一金屬線靠近所述第三金屬線的一個端點相對于所述第三金屬線外側的偏移量為-20nm至100nm，以所述第三金屬線的內側向外側為正方向。

優選的，所述第二金屬線靠近所述第三金屬線的一個端點相對于所述第三金屬線內側的偏移量為-20nm至100nm，以所述第三金屬線的外側向內側為正方向。

優選的，所述第三金屬線的線寬為60nm至250nm。

優選的，所述第三金屬線的長度為100nm至700nm。

優選的，所述第一金屬線和/或所述第二金屬線的線寬為大于等于300nm。

優選的，所述第三金屬線和所述第二金屬線的數量為2，以所述第一金屬線成中心對稱分布。

本發明還提供了一種電遷移可靠性測試結構的制備方法，包括以下步驟：淀積絕緣介質層；在所述絕緣介質層中形成第一層金屬線；以銅互連工藝在所述絕緣介質層上方形成金屬通孔及第二層金屬線，所述第二層金屬線通過所述金屬通孔將所述第一層金屬線引出以進行電遷移可靠性測試；其中，所述第一層金屬線包括第一金屬線，與所述第一金屬線平行且相隔一定距離的第二金屬線，垂直連接于所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的第三金屬線；所述第三金屬線的一端靠近所述第一金屬線的一個端點，另一端靠近所述第二金屬線的一個端點。

本發明的優點在于通過第一層金屬線模擬現有技術中的兩層金屬結構，再通過第二層金屬線引出，從而只需要兩層金屬結構就能夠完成電遷移可靠性測試，大大減少了制造可靠性測試結構的工藝步驟，縮短了研發、調查工藝問題的周期，降低了工藝成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例電遷移可靠性測試結構第一層金屬線的示意圖。

具體實施方式

為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發明的內容作進一步說明。當然本發明并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護范圍內。