CN104576613B - 电迁移测试方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种电迁移测试方法及结构，包括待检测金属互连线、位于待检测金属互连线两端的测试端子、与待检测金属互连线并联的分流单元、位于分流单元与测试端子之间的控制二极管；使用分流单元占去一部分电流，使待检测金属互连线上的电流能够获得精度高、值较小的电流，从而在提供测试电流的设备无法降低其自身电流最小精度并且只能提供较为准确较大测试电流的情况下，可以使准确且值较大的测试电流在分流之后，施加在待检测金属互连线上的电流是精度高、值较小的电流，进而满足测试要求，提高测试的准确性。

Description

电迁移测试方法及结构
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种电迁移测试方法及结构。
背景技术
在半导体制造领域中，芯片后段工艺（BEOL）金属互连线的电迁移是衡量芯片可靠性的一个重要参数。请参考图1，图1为现有技术中电迁移测试结构图，包括：待测金属互连线10、第一测试端子21、第二测试端子22、第三测试端子23、第四测试端子24以及连接所述待测金属互连线10与第一测试端子21、第二测试端子22、第三测试端子23和第四测试端子24的通孔连线30；在具体测试时，首先在第一测试端子21处施加一测试电流，并将第二测试端子22接地，同时通过第三测试端子23以及第四测试端子24测量出所述待测金属互连线10的电阻，随后，不断的增加测试电流，直至检测到所述待测金属互连线10的电阻发生跳变时，记录下当时的测试电流值，并推算出所述待测金属互连线10的使用寿命。
然而，随着半导体芯片的特征尺寸持续缩减，芯片后段工艺金属互连线的尺寸也随着减小，并且密度不断增加。因此，金属互连线的电阻也不断的减小，需要使用到的测试电流也随之减小。当技术节点进入20nm时，测试电流小到只有几十甚至十几μA，而用于提供测试电流的设备最大精度也才几μA，因此，对测试电流的要求很高的情况下，提供测试电流的设备无法满足要求，导致测量的结果有着严重的误差。若更换设备，则需要花费的资金更多，不利于降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电迁移测试方法及结构，能够提高测量的准确度。
为了实现上述目的，本发明提出了一种电迁移测试结构，包括：
待检测金属互连线；
位于所述待检测金属互连线两端的测试端子，所述测试端子与所述待检测金属互连线相连接；
分流单元，所述分流单元与所述待检测金属互连线并联，并且所述分流单元与所述测试端子相连；
控制二极管，所述控制二极管位于所述分流单元与测试端子之间。
进一步的，所述测试端子包括第一测试端子、第二测试端子、第三测试端子以及第四测试端子，所述第一测试端子、第三测试端子均与所述待检测金属互连线的一端、分流单元的一端相连，所述二测试端子、第四测试端子均与所述检测金属互连线的另一端、分流单元的另一端相连。
进一步的，所述电迁移测试结构还包括若干通孔连线，所述待检测金属互连线通过一所述通孔连线与测试端子相连接，所述分流单元通过一所述通孔连线与测试端子相连接。
进一步的，在所述的电迁移测试结构中，所述分流单元为若干子电阻串联或并联组成。
进一步的，在所述的电迁移测试结构中，所述子电阻的个数范围为10～1000。
进一步的，在所述的电迁移测试结构中，所述子电阻的长度范围小于等于20μm。
进一步的，本发明还提出了一种电迁移测试方法，包括步骤：
提供如权利要1至6中的任意一种电迁移测试结构；
对所述电迁移测试结构进行初始测试，测量出所述待检测金属互连线电阻R0以及所述待检测金属互连线与分流单元总电阻Rt，并计算出分类单元总电阻R1t；
根据待测试金属互连线的测试电流Is、R1t和R0的关系计算出合适的总测试电流IF，并将IF施加至所述测试端子，实时测量所述待检测金属互连线电阻R0；
逐渐增加总测试电流IF，直至所述待检测金属互连线电阻R0发生跳变，并记录下当前待测试金属互连线的测试电流Is。
进一步的，在所述的电迁移测试方法中，所述R1t由公式Rt*R0/（R0-Rt）计算出。
进一步的，在所述的电迁移测试方法中，所述IF由公式Is *（R0+R1t）/R1t计算出。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：使用分流单元占去一部分电流，使待检测金属互连线上的电流能够获得精度高、值较小的电流，从而在提供测试电流的设备无法降低其自身电流最小精度并且只能提供较为准确较大测试电流的情况下，可以使准确且值较大的测试电流在分流之后，施加在待检测金属互连线上的电流是精度高、值较小的电流，进而满足测试要求，提高测试的准确性。
附图说明
图1为现有技术中电迁移测试结构图；
图2为本发明一实施例中电迁移测试结构图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的电迁移测试方法及结构进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图2，在本实施例中，提出了一种电迁移测试结构，包括：
待检测金属互连线100，所述待检测金属互连线100通常为后段工艺金属互连线，其材质可以为铜或铝；
位于所述待检测金属互连线100两端的测试端子，所述测试端子与所述待检测金属互连线100相连接，在本实施例中，所述测试端子包括第一测试端子210、第二测试端子220、第三测试端子230以及第四测试端子240，所述第一测试端子210、第三测试端子230均与所述待检测金属互连线100、分流单元400的一端相连，所述二测试端子220、第四测试端子240均与所述检测金属互连线100、分流单元400的另一端相连；
分流单元400，所述分流单元400与所述待检测金属互连线100并联，并且所述分流单元400与所述测试端子相连；
控制二极管500，所述控制二极管500位于所述分流单元400与测试端子之间。
在本实施例中，所述电迁移测试结构还包括通孔连线300，所述待检测金属互连线100通过所述通孔连线300与测试端子相连接，所述分流单元400通过所述通孔连线300与测试端子相连接。
在本实施例中，所述分流单元400为若干子电阻410串联或并联组成，所述子电阻410的个数范围为10～1000，例如是100个（为了简化图，图2只显示出部分子电阻）；所述子电阻410的长度L范围小于等于20μm，例如是10μm，其中，选择所述子电阻410的长度L小于等于20μm是为了避免子电阻410的电迁移过于严重，从而影响对所述待检测金属连接线100的电迁移的测试。
在本实施例中，还提出了一种电迁移测试方法，包括步骤：
提供上文所述的任意一种电迁移测试结构；
对所述电迁移测试结构进行初始测试，测量出所述待检测金属互连线电阻R0以及所述待检测金属互连线与分流单元总电阻Rt，并计算出分类单元总电阻R1t；
请参考图2，在该步骤中，首先在所述第二测试端子220处施加初始电压，并将所述第一测试端子210接地，由于施加的电压方向与所述控制二极管500导通方向相反，所述分流单元400并不导通，因此，所述第三测试端子230和第四测试端子240之间的电阻便是所述待检测金属互连线电阻R0；接着，在所述第一测试端子210处施加初始电压，并将所述第二测试端子220接地，此时施加的电压方向与所述控制二极管500导通方向相同，所述分流单元400导通，因此，所述第三测试端子230和第四测试端子240之间的电阻便是所述待检测金属互连线与分流单元总电阻Rt；最后，在通过公式Rt*R0/（R0-Rt）计算出R1t。
根据待测试金属互连线的测试电流Is、R1t和R0的关系计算出合适的总测试电流IF，并将IF施加至所述测试端子，实时测量所述待检测金属互连线电阻R0；
在该步骤中，所述待测试金属互连线的测试电流Is为工艺要求提供，因此算是已知参数，所述IF由公式Is *（R0+R1t）/R1t计算出。
逐渐增加总测试电流IF，直至所述待检测金属互连线电阻R0发生跳变，并记录下当前待测试金属互连线的测试电流Is，此时便可以推算出所述待测金属互连线100的使用寿命，完成了电迁移测试。
综上，在本发明实施例提供的电迁移测试方法及结构中，使用分流单元占去一部分电流，使待检测金属互连线上的电流能够获得精度高、值较小的电流，从而在提供测试电流的设备无法降低其自身电流最小精度并且只能提供较为准
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电迁移测试结构，包括：
待检测金属互连线；
位于所述待检测金属互连线两端的测试端子，所述测试端子与所述待检测金属互连线相连接；
分流单元，所述分流单元与所述待检测金属互连线并联，并且所述分流单元与所述测试端子相连；
控制二极管，所述控制二极管位于所述分流单元与测试端子之间。
2.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述测试端子包括第一测试端子、第二测试端子、第三测试端子以及第四测试端子，所述第一测试端子、第三测试端子均与所述待检测金属互连线的一端、分流单元的一端相连，所述二测试端子、第四测试端子均与所述检测金属互连线的另一端、分流单元的另一端相连。
3.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述电迁移测试结构还包括若干通孔连线，所述待检测金属互连线通过一所述通孔连线与测试端子相连接，所述分流单元通过一所述通孔连线与测试端子相连接。
4.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述分流单元为若干子电阻串联或并联组成。
5.如权利要求4所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述子电阻的个数范围为10～1000。
6.如权利要求4所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述子电阻的长度范围小于等于20μm。
7.一种电迁移测试方法，包括步骤：
提供如权利要求1至6中的任意一种电迁移测试结构；
对所述电迁移测试结构进行初始测试，测量出所述待检测金属互连线电阻R0以及所述待检测金属互连线与分流单元总电阻Rt，并计算出分流单元总电阻R1t；
根据待测试金属互连线的测试电流Is、R1t和R0的关系计算出合适的总测试电流IF，并将IF施加至所述测试端子，实时测量所述待检测金属互连线电阻R0；
逐渐增加总测试电流IF，直至所述待检测金属互连线电阻R0发生跳变，并记录下当前待测试金属互连线的测试电流Is。
8.如权利要求7所述的电迁移测试方法，其特征在于，所述R1t由公式Rt*R0/(R0-Rt)计算出。
9.如权利要求7所述的电迁移测试方法，其特征在于，所述IF由公式Is*(R0+R1t)/R1t计算出。
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