CN101364591B - 挤出失效监视器结构及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及挤出失效监视器结构及其方法。一种用于监视挤出失效的结构和方法。所述结构包括：具有第一和第二端的测试布线；接触所述测试布线的第一和第二端的第一和第二过孔；与所述测试布线电隔离并围绕所述测试布线的周边的第一监视器结构；以及在所述测试布线之上的第二监视器结构，所述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监视器结构在所述测试布线的至少所述第一端之上延伸。

Description

挤出失效监视器结构及其方法
技术领域
本发明涉及集成电路领域；更具体而言，涉及用于检测与高电流密度设置的电迁徙相关的金属挤出(extrusion)的方法和结构。
背景技术
在现代的集成电路中，通过在层间介质(ILD)层中形成的布线将形成在半导体衬底上的器件例如晶体管互连为电路。在高电流密度时，布线中的金属可以沿电子流动的方向迁徙积累在布线的阳极端，直到金属的积累造成了层间介质层的层离和将金属挤出布线的端点。这些挤出可以使邻近的布线短路，导致电路失效。补救的方法是使布线更宽和/或更厚以降低电流密度，然而较宽的线路会使用较多的集成电路芯片面积并且密集布线方案即使可行也会更加的困难。从挤出监视器收集的数据使得能够在集成电路中使用最小布线截面面积的布线。
当前，工业上使用电迁徙或挤出测试结构来监视该失效机制。然而，当前的监视器仅可以检测在相同的ILD层中横向延伸到邻近的布线的故障。然而，不能检测垂直延伸并使上层或下层ILD层中的布线短路的挤出。因此，需要可以检测垂直和横向挤出的挤出监视器。
发明内容
本发明的第一方面是一种结构，包括：导电测试布线，形成在衬底的顶表面之上的第一介质层中，所述测试布线的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述测试布线具有第一和第二端，所述测试布线的顶表面与所述测试布线的所述底表面相对；导电第一监视器结构，形成在所述第一介质层中，所述第一监视器结构的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述第一监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第一监视器结构围绕所述测试布线的周边；导电第二监视器结构，形成在所述第一介质层之上的第二介质层中，所述第二监视器结构的底表面面向所述测试布线的所述顶表面，所述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监视器结构在所述测试布线的所述第一端之上延伸；以及导电第一和第二过孔，(i)位于所述衬底的所述顶表面与所述测试布线之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，或者(ii)位于所述测试布线与所述第二监视器结构之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面。
本发明的第二方面是一种方法，包括以下步骤：在衬底的顶表面之上的第一介质层中形成导电测试布线，所述测试布线的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述测试布线具有第一和第二端，所述测试布线的顶表面与所述测试布线的所述底表面相对；在所述第一介质层中形成导电第一监视器结构，所述第一监视器结构的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第一监视器结构围绕所述测试布线的周边；在所述第一介质层之上的第二介质层中形成导电第二监视器结构，所述第二监视器结构的底表面面向所述测试布线的顶表面，所述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监视器结构在所述测试布线的所述第一端之上延伸；以及形成导电第一和第二过孔，(i)位于所述衬底的所述顶表面与所述测试布线之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，或者(ii)位于所述测试布线与所述第二监视器结构之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面。
附图说明
在所附权利要求中阐述了本发明的特征。然而，通过参考示例性实施例的下列详细的描述并结合附图阅读时，将最好地理解本发明，其中：
图1A是顶视图，图1B、1C和1D是通过根据本发明的第一实施例的挤出监视器结构的各个线1B-1B、1C-1C以及1D-1D的截面视图；
图2是图1A、1B、1C和1D的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图；
图3A是顶视图，图3B、3C和3D图是通过用于根据本发明的第一实施例的挤出监视器结构的可选的布线方案的各个线3B-3B、3C-3C和3D-3D的截面视图；
图4A是图3A、3B、3C和3D的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图；
图4B、4C和4D是用于图4A中示例的挤出监视器的层的可选的结构的顶视图；
图5A是顶视图，图5B、5C和5D是通过根据本发明的第二实施例的挤出监视器结构的各个线5B-5B、5C-5C和5D-5D的截面视图；
图6是图5A、5B、5C和5D的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图；
图7A是顶视图，图7B、7C和7D是通过用于根据本发明的第二实施例的挤出监视器结构的可选的布线方案的各个线7B-7B、7C-7C和7D-7D的截面视图；
图8是图7A、7B、7C和7D的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图；
图9是本发明的第一实施例的修改的版本的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图；
图10是本发明的第二实施例的修改的版本的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图；
图11是本发明的第一实施例的另一修改的版本的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图；
图12是根据本发明的第二实施例的另一修改的版本的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图；
图13A是顶视图，图13B、13C和13D是通过根据本发明的可选的布线方案的挤出监视器结构的各个线13B-13B、13C-13C和13D-13D的截面视图；以及
图14是图13A、13B、13C和13D的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图。
具体实施方式
Ahsan等的美国专利7,119,545中给出了电迁徙挤出的描述和电迁徙挤出的机理，在此将其整体引入作为参考。
图1A是顶视图，图1B、1C和1D是通过根据本发明的第一实施例的挤出监视器结构的各个线1B-1B、1C-1C和1D-1D的截面视图。在图1A、1B、1C和1D中，在衬底100的顶表面上形成的是第一层间介质层(ILD)105，在第一ILD层的顶表面上形成的是第二ILD层110，以及在第二ILD层的顶表面上形成的是第三ILD层115。在第二ILD层110中形成的是导电的并矩形环状的第一挤出监视器结构120，该第一挤出监视器结构120在该环的相对的端处具有整体形成的连接器布线125A和125B。第一挤出监视器120完全包围同样在第二ILD层110中形成的电迁徙测试布线130的周边。通过在第二ILD层110中形成的各自的过孔140A和140B，将在第一ILD层105中形成的导电布线135A和135B连接到电迁徙测试布线130的相对的端。在第三ILD层115中形成的是第二和第三挤出监视器结构145A和145B，第二和第三挤出监视器结构145A和145B被形成在电迁徙测试布线130的各自的相对的端之上并具有整体形成的连接器布线150A和150B。
在一个实例中，布线135A和135B、过孔140A和140B、测试布线130以及第一、第二和第三挤出监视器120、145A和145B是镶嵌结构。在一个实例中，测试布线130、过孔140A和140B是双镶嵌结构，布线135A和135B、以及第一、第二和第三挤出监视器120、145A和145B是镶嵌结构。
镶嵌工艺是这样的工艺，其中在介质层中形成布线沟槽或过孔开口，在介质的顶表面上淀积足够厚的导体以填充沟槽，进行化学机械抛光(CMP)以去除多余的导体并使导体的表面与介质层的表面共面，以形成镶嵌布线(或镶嵌过孔)。当只形成沟槽和布线(或过孔开口和过孔)时，该工艺称为单镶嵌。
双镶嵌工艺是这样的工艺，其中在任何给出的截面图中，通过介质层的整个厚度形成过孔开口，随后通过介质层的一部分形成沟槽。过孔开口与上面的整体的布线沟槽和下面的布线沟槽相交，但并非所有的沟槽需要相交过孔开口。在介质的顶表面上淀积足够厚的导体以填充沟槽和过孔开口，并且进行CMP方法使沟槽中的导体的表面与介质层的表面共面，以形成双镶嵌布线和具有整体的双镶嵌过孔的双镶嵌布线。
在镶嵌或双镶嵌布线中，通过在沟槽的侧壁和底部上形成衬里(即并不会填充沟槽的保形层)并且使用芯导体填充沟槽中的剩余的空间，来形成导体。
在一个实例中，布线135A和135B、过孔140A和140B、测试布线130以及第一、第二和第三挤出监视器120、145A和145B包括金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、Au的合金、Al的合金、Cu的合金、Ag的合金、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)或其组合。布线135A和135B、过孔140A和140B、测试布线130以及第一、第二和第三挤出监视器120、145A和145B包括Al芯上的Ti衬里上的TiN衬里或者可以包括Cu芯上的TaN衬里上的Ta衬里。
在一个实例中，ILD层105、110和115分别包括这样的材料，该材料选自二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、硅氧氮化物(SiON)，硅氧碳化物(SiOC)，有机硅酸盐玻璃(SiCOH)、等离子体增强硅氮化物(PSiNx，)、NBLok(SiC(N，H))或其组合。在一个实例中，ILD层105、110和115分别包括低K(介电常数)材料，该低K材料选自氢倍半硅氧烷(silsesquioxane)聚合物(HSQ)、甲基倍半硅氧烷聚合物(MSQ)、由Midland，TX的Dow Chemical制造的SiLKTM(聚亚苯基低聚物)、由Santa Clara，CA的Applied Materials制造的BlackDiamondTM(甲基掺杂的硅石或SiOx(CH3)y或SiCxOyHy或SiOCH)，和多孔SiCOH、其它低K材料及其组合。低K介电材料具有小于4.0的相对介电常数。
水平的方向是沿平等于衬底100的顶表面的平面方向，而垂直方向是沿垂直于衬底的顶表面的方向。从测试线路130的一端延伸的足够长度的水平挤出将短路第一挤出监视器120，而从测试线路130的一端延伸的足够长度的垂直挤出将短路第二或第三挤出监视器145A或145B。在使用时，当使电流通过测试线路130时，测量测试线路130与第一挤出监视器120、第二挤出监视器145A和第三挤出监视器145B之间的泄漏电流。当挤出短路出现时，泄漏电流显著增加。可以分离地、个别地或组合地监视第一、第二和第三挤出监视器120、145A和145B中的每一个之间的泄漏电流。
图2是图1A、1B、1C和1D的挤出结构的每个ILD层中的导电结构的分解顶视图。在本发明中描述的所有的分解视图中，从离开衬底最远的最上面的结构(附图的顶部)到最接近衬底的最下面的结构(页面的底部依次示出了导电结构，虚线和十字表示导体结构如何彼此对准。在图2中，布线135A和135B、过孔140A和140B、测试布线130以及第一、第二和第三挤出监视器120、145A和145B彼此对准。在一个实例中，当从图1A观察时，第二挤出监视器145A的边缘146A、147A和148A直接在第一挤出监视器120的各个边缘121、122和123之上对准衬底100的顶表面，并且直接在第一挤出监视器120的各个边缘121、124和123之上对准第三挤出监视器145B的边缘146B、147B和148B。注意，边缘121与边缘146A和146B对准并且边缘123与边缘148A和148B对准。通过在同一平面内的叠层结构的边缘限定垂直叠层结构的边缘到边缘对准，该同一平面垂直于在其上堆叠了结构的衬底的顶表面。可选地，当从图1A观察时，边缘146A、147A、148A、146B、147B和148B中的任何一个或全部可以延伸越过各个边缘121、122、123和124。
图3A是顶视图，图3B、3C和3D图是通过用于根据本发明的第一实施例的挤出监视器结构的可选的布线方案的各个线3B-3B、3C-3C和3D-3D的截面视图。在图3A和图3C中，可以观察到连接器布线150A和150B(参见图1A)未出现并通过过孔155A1、155A2、155B1和155B2将第二和第三挤出监视器145A和145B电连接到第一挤出监视器120。在一个实例中，第二和第三挤出监视器145A和145B与过孔155A1、155A2、155B1和155B2是镶嵌结构。在一个实例中，第二挤出监视器145A和过孔155A1、155A2是双镶嵌结构，第三挤出监视器145B与过孔155B1、155B2是双镶嵌结构。
图4A是图3A、3B、3C和3D的挤出监视器的每个ILD层中的导电结构的分解顶视图。在图4A中，可以观察到为第二和第三挤出监视器145A和145B中的每一个提供两个过孔，但是可以使用从一个过孔到适合的数目的过孔的任何数目的过孔。
图4B、4C和4D是用于图4A中示例的挤出监视器的层的可选的结构的顶视图。在图4B中，对于第二挤出监视器145A，多个过孔155C1取代过孔155A1和155A2。将存在与第三挤出监视器145B相关的对应的多个过孔或过孔条(bar)。在图4C中，对于第二挤出监视器145A，过孔条155D1和D2取代过孔155A1和155A2。将存在与第三挤出监视器145B相关的对应的过孔条对。在图4D中，对于第二挤出监视器145A，U形过孔155E取代过孔155A1和155A2。将存在与第三挤出监视器145B相关的对应的U形过孔。在图4B、4C和4D中示例的可选的实例中，该结构可以是镶嵌的或双镶嵌的。在图4B、4C和4D中示例的结构提供了用于潜在的挤出的更多的监视器面积以接触。
图5A是顶视图，图5B、5C和5D是通过根据本发明的第二实施例的挤出监视器结构的各个线5B-5B、5C-5C和5D-5D的截面视图，以及图6是图5A、5B、5C和5D的挤出监视器的每个ILD层中的导电结构的分解顶视图。在图5A、5B、5C、5D和图6中，使用分别位于电迁徙测试布线130的相对的端之上的多个挤出监视器条160A和160B，取代基本上是板的第二和第三挤出监视器145A和145B(参见图1A)。通过至少一个过孔165A(虽然示出了两个，在每一个条160A的每一个端部处一个)将每一个条160A电连接到第一挤出监视器120，只给每个挤出监视器条160A设置一个过孔165A将足够。通过至少一个过孔165B(虽然示出了两个，在每一个条160B的每一个端部处一个)将每一个挤出监视器条160B电连接到第一挤出监视器120，只给每个挤出监视器条160B设置一个过孔165B将足够。此外，图4C的过孔条155D1和155D2或图4D的U形过孔条155E可以取代过孔165A(或165B)。挤出监视器条160A和过孔165A(或过孔条155D1和155D2，或U形过孔条155E)可以是镶嵌结构或双镶嵌结构。挤出监视器条160A和160B以及相关的过孔包括用于第二和第三挤出监视器145A和145B的上述材料中的任何一种。
使用条取代板的具有这样的优点，允许在失效分析期间光学检查下面的电迁徙测试布线，以及更接近地再现功能电路的实际布线从而提供更精确的失效数据。
图7A是顶视图，图7B、7C和7D是通过用于根据本发明的第二实施例的挤出监视器结构的可选的布线方案的各个线7B-7B、7C-7C和7D-7D的截面视图，以及图8是图7A、7B、7C和7D的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图。在图7A、7B、7C、7D和图8中，使用连接所有的挤出监视器条160A的整体形成的布线166A和168A和连接布线170A以及连接所有的挤出监视器条160B的整体形成的布线166B与168B和连接布线170B，取代图5A、5B、5C、5D和图6的过孔165A和165B。
图9是根据本发明的第一实施例的修改的版本的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图。除了由单个的上挤出监视器175取代第二和第三挤出监视器145A和145B和未示出到上挤出监视器板175的电连接之外，图9与图4A相似。可以使用类似于图2的布线150A的整体形成的布线或者在图4B、4C和4D中示例的过孔方案中的任何一种，制造到上挤出监视器板175的电连接。在图9中指示了这些连接的位置。上挤出监视器板175和相关过孔(如果存在)包括用于第二和第三挤出监视器145A和145B的上述材料中的任何一种。在一个实例中，上挤出监视器板175的边缘176、177、178和179与第一挤出监视器120的各个边缘121、122、123和124对准。在图9的实例中，当从上面观察时，上挤出监视器板175完全覆盖第一挤出监视器120和电迁徙测试布线130。
图10是根据本发明的第二实施例的修改的版本的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图。除了由单组的多个上挤出监视器条180取代两组的多个挤出监视器条160A和160B(参见图6)并未示出到每一个上挤出监视器条的电连接之外，图10与图6相似。使用与图7A的布线170相似的整体形成的布线或者通过图4B、4C和4D中示例的过孔方案中的任何一种，包括在第一挤出监视器与该组的上挤出监视器条180之间设置类似于第一挤出监视器120的环过孔，来制造到该组的上挤出监视器条180的电连接。在图10中指示了这些连接的位置。该组的上挤出监视器条180以及相关的过孔(如果存在)包括用于第二和第三挤出监视器145A和145B的上述材料中的任何一种。在一个实例中，该组的上挤出监视器条180的边缘181、182、183和184与第一挤出监视器120的各个边缘121、122、123和124对准。在图10的实例中，当从上面观察时，挤出监视器条180的周边完全覆盖第一监视器120和电迁徙测试布线130。
图11是根据本发明的第一实施例的另一修改的版本的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图。除了下挤出监视板185A定位在电迁徙测试布线130之下(但与其隔离)之外，图11与图9相似。附加地提供槽190A和190B以允许在布线135A和135B与过孔140A和140B之间的电连接。注意，现在布线135A和135B与下挤出监视器板185A在相同的布线层中。可以使用与图2的布线150A相似的整体形成的布线或者通过图4B、4C和4D中示例的过孔方案中的任何一种，来制造到下挤出监视器板185A的电连接。在图11中指示了到下挤出监视器板185A的这些连接的位置。下挤出监视器板185A以及相关的过孔(如果存在)包括用于第二和第三挤出监视器145A和145B的上述材料中的任何一种。在一个实例中，下挤出监视器板185A的边缘186、187、188和189与第一挤出监视器120的各个边缘121、122、123和124对准。在图11的实例中，当从上面观察时，上挤出监视器175完全覆盖第一挤出监视器120和电迁徙测试布线130以及下挤出监视器板185A。
图12是根据本发明的第二实施例的另一修改的方案的挤出监视器的每个ILD层中的导电结构的分解顶视图。除了多个下挤出监视条205和210的组定位在电迁徙测试布线130之下(但与其隔离)之外，图12与图11相似。注意，现在布线135A和135B与下挤出监视条205和210在相同的布线层中。可以使用与图2的布线150A相似的整体形成的布线或者通过图4B、4C和4D中示例的过孔方案中的任何一种，来制造到该多个下挤出监视条205和210的组的电连接。在图12中指示了到该多个下挤出监视条205和210的组的这些连接的位置。该多个下挤出监视条205和210的组以及相关的过孔(如果存在)包括用于第二和第三挤出监视器145A和145B的上述材料中的任何一种。在一个实例中，该组的多个下挤出监视条205和210的边缘211、212、213和214与第一挤出监视器120的各个边缘121、122、123和124对准。在图12的实例中，当从上面观察时，挤出监视器条180的周边完全覆盖第一挤出监视器120、电迁徙测试布线130和下挤出监视条205和210。
图13A是顶视图，图13B、13C和13D是通过根据本发明的可选的布线方案的挤出监视器结构的各个线13B-13B、13C-13C和13D-13D的截面图，而图14是图13A、13B、13C和13D的挤出监视器的每个ILD层中的导电结构的分解顶视图。除了使用第二和第三挤出监视器结构195A和195B取代第二和第三挤出监视器145A和145B之外，图13A、13B、13C、13D和图14与图1A、1B、1C、1D和图2相似，该第二和第三挤出监视器结构195A和195B具有各自的槽205A和205B以便允许在与第二和第三挤出监视器结构195A和195B相同的布线层中形成布线135A和135B。注意到，现在，在其中形成了各种导电部件的介质层是较接近衬底100的一级。图13A、13B、13C、13D和图14中示例的布线方案的原则(即，通过过孔220A和220B从上面而不是从下面与电迁徙测试布线130接触)，可以应用到本发明的实施例中的任何一个。对于图11和图12的实施例，上挤出监视器结构与下挤出监视器结构的几何形状可以交换。
因此，本发明的实施例提供了可以检测垂直和横向挤出的挤出监视器。
为了理解本发明，上面给出了本发明的实施例的描述。应该理解，本发明并不局限于在此描述的特定的实施例，现在显而易见本领域的技术人员能够做出各种修改、重组和替代而不背离本发明的范围。例如，可以结合单个的电迁徙测试布线一起使用各种挤出监视器结构的组合。例如，如上面示例的，在任意的组合中，示例为在电迁徙测试布线之上的各种挤出监视器结构可以在电迁徙测试布线之下或者同时在电迁徙测试布线之下和之上。例如，在电迁徙测试布线的第一端处的第一过孔物理和电接触布线的底表面，在布线的第二端处的第二过孔物理和电接触布线的顶表面。因此，旨在下列权利要求覆盖落入本发明的真实精神和范围内的所有这样的修改和改变。

Claims (22)

1.一种挤出失效监视器结构，包括：
导电测试布线，形成在衬底的顶表面之上的第一介质层中，所述测试布线的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述测试布线具有第一和第二端，所述测试布线的顶表面与所述测试布线的所述底表面相对；
导电第一监视器结构，形成在所述第一介质层中，所述第一监视器结构的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述第一监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第一监视器结构围绕所述测试布线的周边；
导电第二监视器结构，形成在所述第一介质层之上的第二介质层中，所述第二监视器结构的底表面面向所述测试布线的顶表面，所述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监视器结构在所述测试布线的所述第一端之上延伸；以及
导电第一和第二过孔，(i)位于所述衬底的所述顶表面与所述测试布线之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，或者(ii)位于所述测试布线与第一和第二监视器结构之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面。
2.根据权利要求1的结构，还包括：
导电第三监视器结构，形成在所述第一介质层之上的第二介质中，所述第三监视器结构的底表面面向所述测试布线的所述顶表面，所述第三监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第三监视器结构在所述测试布线的所述第二端之上延伸。
3.根据权利要求1的结构，其中所述第二监视器结构为(i)板，所述板邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之上延伸，或者(ii)所述第二监视器结构包括间隔开的条，所述条沿相对于延伸通过所述测试布线的所述第一和第二端的轴的横向方向延伸，所述条邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之上延伸。
4.根据权利要求1的结构，其中所述第二监视器结构从所述测试布线的所述第一端延伸到所述第二端。
5.根据权利要求4的结构，其中所述第二监视器结构为(i)板，所述板邻近所述第一过孔并邻近所述第二过孔在所述第一监视器结构的区域之上，或者(ii)所述第二监视器结构包括间隔开的条，所述条沿相对于延伸通过所述测试布线的所述第一和第二端的轴的横向方向延伸，所述条邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之上延伸。
6.根据权利要求2的结构，还包括：
导电第四监视器结构，形成在所述第一介质层之下的第三介质层中，所述第四监视器结构的顶表面面向所述测试布线的底表面，所述第四监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第四监视器结构(i)在所述第一端之上延伸或者(ii)在整个的所述测试布线之上延伸。
7.根据权利要求6的结构，其中所述第四监视器结构为(i)板，所述板邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之下，或者(ii)所述第四监视器结构包括间隔开的平行的条，所述平行的条沿相对于延伸通过所述测试布线的所述第一和第二端的轴的垂直方向延伸，所述平行的条邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之下延伸。
8.根据权利要求1的结构，其中通过一个或多个导电过孔将所述第一监视器结构的顶表面物理和电连接到所述第二监视器结构的所述底表面。
9.根据权利要求1的结构，其中(i)所述测试布线是镶嵌布线。
10.根据权利要求1的结构，其中(ii)所述测试布线是双镶嵌布线并且整体形成第一和第二过孔与所述测试布线。
11.根据权利要求1的结构，其中所述测试布线与第一和第二监视器结构每一个独立地包括Al、Ag、Au、Cu、Al合金、Ag合金、Au合金、Cu合金、Ta、TaN、Ti、TiN或其组合。
12.一种形成挤出失效监视器结构的方法，包括以下步骤：
在衬底的顶表面之上的第一介质层中形成导电测试布线，所述测试布线的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述测试布线具有第一和第二端，所述测试布线的顶表面与所述测试布线的所述底表面相对；
在所述第一介质层中形成导电第一监视器结构，所述第一监视器结构的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第一监视器结构围绕所述测试布线的周边；
在所述第一介质层之上的第二介质层中形成导电第二监视器结构，所述第二监视器结构的底表面面向所述测试布线的顶表面，所述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监视器结构在所述测试布线的所述第一端之上延伸；以及
形成导电第一和第二过孔，(i)位于所述衬底的所述顶表面与所述测试布线之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，或者(ii)位于所述测试布线与所述第二监视器结构之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面。
13.根据权利要求12的方法，还包括：
在所述第一介质层之上的第二介质中形成导电第三监视器结构，所述第三监视器结构的底表面面向所述测试布线的所述顶表面，所述第三监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第三监视器结构在所述测试布线的所述第二端之上延伸。
14.根据权利要求12的方法，其中所述第二监视器结构为(i)板，所述板邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之上延伸，或者(ii)所述第二监视器结构包括间隔开的条，所述条沿相对于延伸通过所述测试布线的所述第一和第二端的轴的横向方向延伸，所述条邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之上延伸。
15.根据权利要求12的方法，其中所述第二监视器结构从所述测试布线的所述第一端延伸到所述第二端。
16.根据权利要求15的方法，其中所述第二监视器结构为(i)板，所述板邻近所述第一过孔并邻近所述第二过孔在所述第一监视器结构的区域之上，或者(ii)所述第二监视器结构包括间隔开的条，所述条沿相对于延伸通过所述测试布线的所述第一和第二端的轴的横向方向延伸，所述平行的条邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之上延伸。
17.根据权利要求13的方法，还包括：
在所述第一介质层之下的第三介质层中形成导电第四监视器结构，所述第四监视器结构的顶表面面向所述测试布线的底表面，所述第四监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第四监视器结构(i)在所述第一端之上延伸，或者(ii)在整个的所述测试布线之上延伸。
18.根据权利要求17的方法，其中所述第四监视器结构为(i)板，所述板邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之下，或者(ii)所述第四监视器结构包括间隔开的平行的条，所述平行的条沿相对于延伸通过所述测试布线的所述第一和第二端的轴的垂直方向延伸，所述平行的条邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之下延伸。
19.根据权利要求12的方法，其中通过一个或多个导电过孔将所述第一监视器结构的顶表面物理和电连接到所述第二监视器结构的所述底表面。
20.根据权利要求12的方法，其中(i)所述测试布线是镶嵌布线.
21.根据权利要求12的方法，其中(ii)所述测试布线是双镶嵌布线并且整体形成第一和第二过孔与所述测试布线。
22.根据权利要求12的方法，其中所述测试布线与第一和第二监视器结构每一个独立地包括Al、Ag、Au、Cu、Al合金、Ag合金、Au合金、Cu合金、Ta、TaN、Ti、TiN或其组合。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8350583B2 (en) 2009-08-12 2013-01-08 International Business Machines Corporation Probe-able voltage contrast test structures
IT1398204B1 (it) * 2010-02-16 2013-02-14 St Microelectronics Srl Sistema e metodo per eseguire il test elettrico di vie passanti nel silicio (tsv - through silicon vias).
US8399266B2 (en) 2011-01-25 2013-03-19 International Business Machines Corporation Test structure for detection of gap in conductive layer of multilayer gate stack
US9780007B2 (en) 2012-01-04 2017-10-03 Globalfoundries Inc. LCR test circuit structure for detecting metal gate defect conditions

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4755744A (en) * 1986-01-21 1988-07-05 Rohrback Corporation Plated sensor for monitoring corrosion or electroplating
US6320391B1 (en) * 1998-05-08 2001-11-20 Advanced Micro Devices, Inc. Interconnection device for low and high current stress electromigration and correlation study
US6598182B1 (en) * 1999-09-29 2003-07-22 International Business Machines Corporation Electromigration and extrusion monitor and control system
US6768323B1 (en) * 2002-10-30 2004-07-27 Advanced Micro Devices, Inc. System and method for determining location of extrusion in interconnect
US6929963B1 (en) * 2003-02-05 2005-08-16 Advanced Micro Devices, Inc. Semiconductor component and method of manufacture and monitoring
US6909293B2 (en) * 2003-04-25 2005-06-21 Advanced Micro Devices, Inc. Space-saving test structures having improved capabilities
US7119545B2 (en) * 2004-09-29 2006-10-10 International Business Machines Corporation Capacitive monitors for detecting metal extrusion during electromigration

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