CN104835802A - 电迁移结构和电迁移测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电迁移测试结构和电迁移测试方法，通过将若干个较短的金属结构依次连接，进而形成一折线形状的测试结构，且该测试结构的每个折点处还设置有连接PAD，进而解决了传统的电迁移测试结构过短而造成电阻过小无法测量的问题；同时，当需要对不同长度的测试结构进行电迁移测试时，可直接选择相应折点处的连接PAD进行测试，进而达到使用同一个电迁移测试结构，完成多个不同长度的电迁移测试结构的电性测试工艺。

Description

电迁移结构和电迁移测试方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种电迁移结构和电迁移测试方法。

背景技术

传统的电迁移（Electro-Migration，简称EM）结构均为直线形状，由于受到器件尺寸的限制使得有些EM结构的电阻太小，甚至超过了目前量测仪器的量测极限，以致无法进行EM量测工艺；同时，较小的EM结构还增大了产生EM现象的难度。

另外，传统的工艺中为了量测不同长度EM结构的性能，需要针对不同的量测工艺设计制备多个不同的EM结构。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种电迁移结构，其中，所述电迁移结构包括若干条状金属、阳极结构和阴极结构：

所述若干条状金属依次电连接，共同构成一测试结构，所述阴极结构设置于所述测试结构的一端部，所述阳极结构设置于所述测试结构的另一端部。

上述的电迁移结构，其中，所述阴极结构和所述阳极结构上均设置有加载电压节点和感测电压节点。

上述的电迁移结构，其中，所述若干条状金属位于相同或不同的层中。

上述的电迁移结构，其中，所述测试结构为通孔电迁移测试结构或金属电迁移测试结构；

当所述若干条状金属位于不同的层时，通过通孔结构互相连接，形成通孔电迁移测试结构；

当所述若干条状金属位于相同的层时，所述若干条状金属依次连接形成金属电迁移测试结构。

上述的电迁移结构，其中，所述测试结构为不交叉的折线形状。

上述的电迁移结构，其中，所述测试结构的形状为迂回折线形状。

上述的电迁移结构，其中，每个所述条状金属上均设置有至少一连接PAD。

上述的电迁移结构，其中，每个所述条状金属的两端部均电连接有一所述连接PAD。

本申请还记载了一种电迁移测试的方法，其中，所述方法包括：

提供一由若干金属结构依次连接形成的折线形状的测试结构，且该测试结构的每个折点上均设置有一连接PAD；

根据测试工艺需求，选择相应的连接PAD，以对不同长度的测试结构进行电迁移测试工艺。

上述电迁移测试的方法，其中，所述测试结构的两端连接有阴极结构和阳极结构，并通过在所述阴极结构或阳极结构上施加电压，以完成所述电迁移测试工艺。

综上所述，本申请的一种电迁移测试结构和电迁移测试方法中，通过将若干个较短的金属结构依次连接，进而形成一折线形状的测试结构，且该测试结构的每个折点处还设置有连接PAD，进而解决了传统的电迁移测试结构过短而造成电阻过小无法测量的问题；同时，当需要对不同长度的测试结构进行电迁移测试时，可直接选择相应折点处的连接PAD进行测试，进而达到使用同一个电迁移测试结构，完成多个不同长度的电迁移测试结构的电性测试工艺。

具体附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本申请实施例一中金属电迁移测试结构的俯视图；

图2是本申请实施例二中通孔电迁移测试结构的俯视图；

图3是图2中通孔电迁移测试结构的侧视图；

图4是本申请实施例三中通孔电迁移测试结构的侧视图；

图5是本申请实施例三中另一种形状的通孔电迁移测试结构的侧视图。

具体实施方式

本申请中电迁移结构由多个条状的金属依次连接构成一个不交叉的折线形状（其他的形状如曲线形状等也可以，只要形成一条不交叉的线状结构即可）的电迁移测试结构（EM structure）；上述的条状的金属可选用传统的条状EM测试结构，也可为其他形状的EM测试结构，只要能够使得多个EM测试结构能够首尾依次连接，进而形成一个完整的新的EM测试结构即可。

进一步的，上述的新的EM测试结构的一端部设置有阳极（anode）结构，而另一端部则设置有阴极（cathode）结构（该处的阴极结构和阳极结构在具体的电性测试工艺时可以相互的转换，此处仅是为了便于区分两端部的结构）；而该阳极结构和阴极结构上均还设置有加载电压节点（force）和感测电压节点（sense），以在电性测试工艺中给EM测试结构施加电压及检测。

优选的，上述的每个金属上均至少连接有一个连接PAD，以用于电性迁移的测量；如可在每个金属的两端部均设置连接PAD，也可在每个金属的中间位置也设置有连接PAD；量测到该EM测试结构中有断开部分时，可依次通过对每个连接PAD的量测进而确定void出现的位置，而设置在中间位置的连接PAD则可使得检测的结构确定具体的那个金属的哪个部分，进而提升了缺陷检测工艺的准度和效率。

其中，上述的多个条状的金属可以在器件结构的同一层次中（即位于同一个平面内），也可位于不同的层次中，而阳极结构和阴极结构与条状金属之间也可位于相同或不同的层结构中。

进一步的，当上述的EM测试结构处在不同的层时（即上述的若干个金属及阳极结构和阴极结构），其相互之间的连接一般通过金属通孔结构（Via）进行连接。

本申请还记载了一种电迁移测试的方法，该方法可基于上述的电迁移结构进行，具体的：

首先，提供一由若干金属结构依次连接形成的折线形状的测试结构（如上述的电迁移测试结构），且该测试结构的每个折点上均设置有一连接PAD（如在每个金属结构的两端部均设置有连接PAD，也可在每个金属结构的中间部分也设置有连接PAD，这样不仅能够在提高缺陷检测的精准度和效率，同时也能提升针对不同长度EM测试的选择范围）。

其次，根据测试工艺需求，在阳极结构或阴极结构上施加电压，并选择相应的连接PAD，以对不同长度的测试结构进行一次或多次电迁移测试工艺；由于进行具体的EM测试结构的长度可选，就不会出现由于测试结构过短而造成无法量测情况的出现，而增长了EM测试结构的长度，还进一步增大了电子迁移产生的几率，降低了电子迁移量测工艺的难度；当需要针对多个长度的EM结构进行电子迁移测试时，则只需要选择相应的连接PAD就可以在一个EM结构上完成多项测试，进而提高了产品的利用率，降低了工艺成本。

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定：

实施例一

图1是本申请实施例一中金属电迁移测试结构的俯视图；如图1所示，若干个条状的金属11均通过连接结构12首尾依次相连，进而形成一不交叉的迂回（serpentine）形状的EM测试结构，且EM测试结构的一端部连接有阳极结构13，而其另一端部则连接有阴极结构14；在每个条状的金属11的两端部还设置有连接PAD，以用于电性迁移测试的量测。

其中，在阳极结构13和阴极结构14上还均设置有加载电压节点F和感测电压节点S（即如图1所示，阳极结构13上设置加载电压节点F1和感测电压节点S1，而阴极结构14上设置加载电压节点F2和感测电压节点S2），这样就可以通过转换施加电压的端部即可快捷的实现对Downstream EM结构的测试或者对Upstream EM结构的测试。

进一步的，在采用图1所示的结构进行电迁移测试工艺时，于阳极结构13或阴极结构14上施加电压后，即可通过切换不同的连接PAD，进而快捷的实现针对不同长度的EM测试结构的电迁移测试。

优选的，图1所示的EM测试结构中，条状金属11、阳极结构13和阴极结构14均是位于器件结构的同一层次中，且在条状金属11的中间部分也可设置连接PAD。

实施例二

图2是本申请实施例二中通孔电迁移测试结构的俯视图，图3是图2中通孔电迁移测试结构的侧视图；本申请的一种电迁移测试结构，其组成部分的电极结构与条状金属结构处在不同的层中，具体的如图2所示：

基于上述实施例一的基础上，若干个（图中仅示出五个，且该条状金属11的个数至少为两个，具体的该条状金属11的个数、尺寸、材质等可根据工艺需求进行预先设定）条状金属11均是位于同一层结构中，且也均是通过连接结构12首尾依次连接，形成一迂回不交叉折线形状的结构，而阳极结构13和阴极结构14则与上述的若干个条状金属11处在不同的层中；参见图3所示，该阳极结构13和阴极结构14均通过金属通孔结构15分别与上述的迂回不交叉折线形状的结构两端部连接，进而形成通孔电迁移测试结构。

优选的，在阳极结构13和阴极结构14上也均设置有加载电压节点F和感测电压节点S，进而可以通过转换施加电压的端部即可快捷的实现对Downstream EM结构的测试或者对Upstream EM结构的测试。

进一步的，采用图2所示的结构进行电迁移测试工艺时，先于阳极结构13或阴极结构14上施加电压后，便可通过切换不同的连接PAD，进而快捷的实现针对不同长度的EM测试结构的电迁移测试。

实施例三

图4是本申请实施例三中通孔电迁移测试结构的侧视图，图5是本申请实施例三中另一种形状的通孔电迁移测试结构的侧视图；在基于上述实施例一和实施例二的基础上，若干个条状金属11也可分别位于不同的层结构中，如图4所示，每个条状金属11均位于一个层结构中分层叠加排列，而相邻的条状金属11之间均通过连接结构12进行连接，且测试的连接结构12为金属通孔结构；其中，阳极结构13则是与位于最上层的条状金属处于相同的层结构中并与其电连接，而阴极结构14则是与位于最下层的条状金属处于相同的层结构中并与该条状金属连接，进而形成不交叉的迂回折线形状的通孔电迁移测试结构。

进一步的，图5中则示出了另一种折线形状的通孔电迁移测试结构，如图5所示，每个条状金属11也均位于一个层结构中，但相互之间没有在竖直方向上仅有端部部分重叠，并通过金属通孔结构的连接结构12首尾依次连接，形成楼梯形状的通孔电迁移测试结构。

优选的，在图4或图5中所示的通孔电迁移测试结构中，其阳极结构13和阴极结构14上也均设置有加载电压节点F和感测电压节点S，进而可以通过转换施加电压的端部即可快捷的实现对Downstream EM结构的测试或者对Upstream EM结构的测试。

进一步的，采用图4或图5所示的结构进行电迁移测试工艺时，也需要先于阳极结构13或阴极结构14上施加电压，并通过切换不同的连接PAD，进而快捷的实现针对不同长度的EM测试结构的电迁移测试。

优选的，在图4或图5所示的结构中，条状金属11的中间部分均与一连接PAD连接，该连接PAD不仅可提升进行不同长度EM测试工艺的选择范围，还可在进行诸如EM测试结构的缺陷检测（如在EM测试结构中存在void而造成电性不良，甚至短路或开路等），提高其检测的准确性和效率。

其中，在上述的实现对Downstream EM结构的测试或者对Upstream EM结构的测试时，具体的将加载电压节点F1与加载电源的阴极连接，而加载电压节点F2则与加载电源的阳极连接，则此时即可实现对Downstream EM结构的测试；反之，当将加载电压节点F2与加载电源的阴极连接，而加载电压节点F1则与加载电源的阳极连接，则此时即可实现对Upstream EM结构的测试。

综上所述，本申请通过将若干个较短的金属结构依次连接，进而形成一折线形状的测试结构，且该测试结构的每个折点处还设置有连接PAD，进而解决了传统的电迁移测试结构过短而造成电阻过小无法测量的问题；同时，当需要对不同长度的测试结构进行电迁移测试时，可直接选择相应折点处的连接PAD进行测试，进而达到使用同一个电迁移测试结构，完成多个不同长度的电迁移测试结构的电性测试工艺；另外，通过在测试结构的两端均设置加载电压节点和感测电压节点，进而通过控制加载电流的流向实现在同一个结构中进行Downstream EM结构的测试或者对Upstream EM结构的测试工艺。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电迁移结构，其特征在于，所述电迁移结构包括若干条状金属、阳极结构和阴极结构：

所述若干条状金属依次电连接，共同构成一测试结构，所述阴极结构设置于所述测试结构的一端部，所述阳极结构设置于所述测试结构的另一端部。

2.如权利要求1所述的电迁移结构，其特征在于，所述阴极结构和所述阳极结构上均设置有加载电压节点和感测电压节点。

3.如权利要求1所述的电迁移结构，其特征在于，所述若干条状金属位于相同或不同的层中。

4.如权利要求3所述的电迁移结构，其特征在于，所述测试结构为通孔电迁移测试结构或金属电迁移测试结构；

当所述若干条状金属位于不同的层时，通过通孔结构互相连接，形成通孔电迁移测试结构；

当所述若干条状金属位于相同的层时，所述若干条状金属依次连接形成金属电迁移测试结构。

5.如权利要求1所述的电迁移结构，其特征在于，所述测试结构为不交叉的折线形状。

6.如权利要求5所述的电迁移结构，其特征在于，所述测试结构的形状为迂回折线形状。

7.如权利要求1所述的电迁移结构，其特征在于，每个所述条状金属上均设置有至少一连接PAD。

8.如权利要求7所述的电迁移结构，其特征在于，每个所述条状金属的两端部均电连接有一所述连接PAD。

9.一种电迁移测试的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供一由若干金属结构依次连接形成的折线形状的测试结构，且该测试结构的每个折点上均设置有一连接PAD；

根据测试工艺需求，选择相应的连接PAD，以对不同长度的测试结构进行电迁移测试工艺。

10.如权利要求9所述电迁移测试的方法，其特征在于，所述测试结构的两端连接有阴极结构和阳极结构，并通过在所述阴极结构或阳极结构上施加电压，以完成所述电迁移测试工艺。