[實用新型]一種電遷移測試結構

有效

• 申請號: 201620065682.9
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN205376473U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 陳芳
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本實用新型涉及半導體器件測試領域，特別是涉及一種電遷移測試結構。

背景技術

隨著幾何尺寸的不斷擴大，電流密度在電路互連中急劇增加，帶來的一個最主要的可靠性問題就是電遷移。

電遷移(ElectroMigration，EM)是半導體鋁銅制程工藝后段可靠性評估的重要項目之一，由導電電子與擴散的金屬原子之間的動量轉移導致。在一定溫度下，在金屬中施加一定的電流，當電遷移發生時，一個運動電子的部分動量轉移到鄰近的激活離子，這就導致該離子離開原始位置。當電流密度較大時，電子在靜電場力的驅動下從陰極向陽極定向移動形成“電子風”(ElectronWind)，進而會引起龐大數量的原子遠離它們的原始位置。隨著時間的推移，電遷移會導致導體，尤其是狹窄的導線中出現斷裂或缺口進而阻止電子的流動，這種缺陷被稱為空洞(Void)或內部失效，即開路。電遷移還會導致導體中的原子堆積并向鄰近導體漂移進而形成突起物(Hillock)，產生意外的電連接，即短路。

在傳統的測試結構中，電遷移的測試對象包括金屬互連線，隨著工藝水平的提高，電遷移的測試對象也在不斷增加，包括單個通孔和堆疊孔。不同的測試對象所對應的測試結構是完全不同的，是互相分離的，由于測試結構只能放置在晶圓的切割道上，其占用的面積是有限的，能放置的測試結構的數量受到嚴格限制。因此，同一測試晶圓上能制備電遷移測試結構的區域有限，而盡量增加多種測試結構以全面評價晶圓的可靠性又是必須的，這就形成一種矛盾。

此外，隨著半導體集成電路器件的特征尺寸不斷減小，金屬互連線及各種通孔的尺寸不斷減小，從而導致電流密度不斷增加，由電遷移造成的器件失效更為顯著，對各種測試對象進行電遷移測試也就顯得尤為重要。

因此，如何在有限的切割道區域上，盡可能多的實現各種電遷移測試，進而保證半導體結構的質量和可靠性，提高半導體器件的良品率已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

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切割道區域有限帶來的電遷移測試結構少，可靠性測試不全面等問題。

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，所述電遷移測試結構至少包括：

位于第一金屬層的金屬線，所述金屬線的兩端分別通過第一通孔及第二通孔連接至第二金屬層，所述第一通孔及所述第二通孔的兩端分別連接位于所述第一金屬層及所述第二金屬層中的測試端。

優選地，還包括設置于所述第二金屬層上的多個依次連接于各金屬層之間的通孔，分別與所述第一通孔及所述第二通孔形成堆疊孔，最上層通孔連接位于最上層金屬層中的測試端。

更優選地，所述測試端包括電壓測試端和電流測試端。

更優選地，各測試端與所述金屬線平行設置。

優選地，所述第一金屬線的材質為Cu或Al。

優選地，所述金屬線的寬度不大于待測晶圓的最小線寬。

如上所述，本實用新型的電遷移測試結構，具有以下有益效果：

1、本實用新型的電遷移測試結構將現有技術中的多種電遷移測試結構整合，不會多占用晶圓上的寶貴面積，也不會增加測試結構的制作成本。

2、本實用新型的電遷移測試結構使相同面積上測試結構的種類增加，提高了晶圓的利用率；同時測試結構的種類增加導致用于測試的晶圓數量減少，降低了測試成本。

3、本實用新型的電遷移測試結構能對金屬線、單個通孔、堆疊孔等不同對象進行電遷移測試，有效保證半導體結構的質量和可靠性，大大提高了半導體器件的良品率。

4、本實用新型的電遷移測試結構在進行一種對象的電遷移測試時，其他不流經電流的部分能作為散熱通道，提高了測試的準確性。

附圖說明

圖1顯示為本實用新型的電遷移測試結構的俯視示意圖。

圖2顯示為本實用新型的電遷移測試結構的側視示意圖。

圖3顯示為本實用新型的電遷移測試結構的對金屬互連線進行電遷移測試的原理示意圖。

圖4顯示為本實用新型的電遷移測試結構的對單孔進行電遷移測試的原理示意圖。

圖5顯示為本實用新型的電遷移測試結構的對堆疊孔進行電遷移測試的原理示意圖。

元件標號說明

1電遷移測試結構

11金屬線

12第一堆疊孔

12a～12c第一、第三、第五通孔

13第二堆疊孔

13a～13c第二、第四、第六通孔