[實用新型]一種電遷移測試結構

有效

• 申請號: 201420463368.7
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN204045580U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 王佼;宋永梁
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本實用新型屬于半導體制造領域，涉及一種測試結構，特別是涉及一種電遷移測試結構。

背景技術

電遷移測試時是產品級可靠性測試(PLR)中的一個項目，在低K后道工藝中，圍繞電遷移測試結構模塊的保護環(Guard?Ring)可以防止晶粒切割過程中水汽進入測試結構影響測試結果。保護環由有源區上的多層金屬堆疊而成。

請參閱圖1，顯示為現有的電遷移測試結構位于切割道中的俯視圖，其中切割道由兩個密封環101之間的區域所定義。如圖1所示，測試結構主體及金屬焊墊103均位于保護環102內。請參閱圖2，顯示為圖1的放大圖，如圖2所示，測試結構主體104位于金屬焊墊103一側(為了清楚顯示測試結構主體，圖2并未按原比例繪制)。由于切割道的寬度通常為60微米，而金屬焊墊的尺寸通常為邊長為55微米的方形，因此留給測試結構主體104及保護環的制作空間寬度僅有2.5微米，容易發生電路設計規則錯誤(DRC?errors)，引起短路等問題。同時，由于保護環需要包圍金屬焊墊，因此保護環幾乎占據了整個切割道，在晶粒切割時會切割到保護環，很容易引起芯片分層問題，分層的可能原因是切割道區域的高金屬密度。

去掉保護環并將電遷移測試結構的寬度限制在30微米以內可以解決激光切割時芯片的分層問題，但是沒有保護環，電遷移測試結構很容易被水汽侵蝕，影響測試結果。

現有的一種解決方法是將測試結構做在多項目晶圓(MPW)的芯片區域，而非切割道上，這樣就可以避免切割道測試結構周圍的保護環及測試結構本身，但是，這樣會額外占用一個芯片區域，使得該區域不能用于制作芯片，導致每一片晶圓上的芯片數目減少，浪費了晶圓面積，導致成本上升。另一種辦法是不制作電遷移測試結構，但是這樣就無法檢測金屬互連線的制作工藝是否滿足要求。

并且在目前40nm工藝節點下就遭遇了嚴重的芯片分層問題，隨著技術的發展，更需要專注于測試結構設計，以提前預防更小工藝節點如28nm高K金屬柵與多晶硅工藝下的芯片分層問題。

因此，提供一種新的電遷移測試結構使其能夠位于切割道上且具有保護環，使得測試結構主體不被水汽等侵蝕，同時又不會引起晶粒切割時芯片分層的問題實屬必要。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種電遷移測試結構，用于解決現有技術中的電遷移測試結構容易引起芯片分層的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種電遷移測試結構，位于晶圓切割道上，包括測試結構主體、保護環、第一金屬焊墊、第二金屬焊墊、第三金屬焊墊及第四金屬焊墊；

所述測試結構主體位于所述保護環內，所述第一、第二、第三及第四金屬焊墊位于所述保護環外；

所述測試結構主體與各金屬焊墊之間分別通過一阱連接結構連接；所述阱連接結構包括依次連接的第一層間金屬互連層、第一N型重摻雜層、N阱、第二N型重摻雜層及第二層間金屬互連層，其中，所述N阱形成于P型襯底中，所述第一N型重摻雜層與第二N型重摻雜層均形成于所述N阱上，所述第一N型重摻雜層與第二N型重摻雜層之間形成有P型重摻雜層并通過隔離結構隔離；

所述保護環與所述P型重摻雜層連接；

所述P型襯底與所述保護環均與所述第三金屬焊墊連接。

可選地，所述測試結構主體包括待測金屬線及圍繞所述待測金屬線的虛擬金屬；所述待測金屬線的第一端及第二端分別通過金屬插塞與第一上層金屬線及第二上層金屬線連接；所述第一上層金屬線包括第一電壓測量端口及第一電流測量端口，所述第二上層金屬線包括第二電壓測量端口及第二電流測量端口；所述第一電壓測量端口、第一電流測量端口、第二電壓測量端口及第二電流測量端口分別通過一個所述阱連接結構與所述第一、第二、第三、第四金屬焊墊連接。

可選地，所述虛擬金屬包括一圍繞所述待測金屬線的閉合金屬環及分布于所述金屬環兩側的若干金屬線。

可選地，所述第二層間金屬互連層通過第三上層金屬線連接于相應的金屬焊墊。

可選地，所述P型襯底依次通過第三層間金屬互連層及第四上層金屬線與所述第三金屬焊墊連接。

可選地，所述N阱旁還形成有P阱。

可選地，所述保護環位于所述切割道中部，且除所述第一、第二、第三及第四金屬焊墊以外，所述電遷移測試結構包括金屬的區域寬度小于或等于30微米。

可選地，所述第一、第二、第三及第四金屬焊墊位于所述切割道中部，且各金屬焊墊的頂層金屬寬度小于或等于30微米。

可選地，所述隔離結構為淺溝槽隔離。