CN106449460B - 恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，包括：第一步骤：确定一组测试温度和载台温度，以得出金属测试结构的的经待测金属线的电流；第二步骤：固定测试温度，通过载台温度调节的方式来改变载台温度，得到经待测金属线的调节后电流；重复第一步骤和第二步骤以得到多组数据，其中每组数据包括电流数据和失效寿命数据；第三步骤：利用所述多组数据，通过金属寿命布莱克方程，计算出该金属测试结构的电流加速因子；第四步骤：利用电流加速因子，结合自校准式恒温电迁移活化能的评估方法，实现在恒温电迁移测试下的金属寿命计算。

Description

恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域以及半导体测试领域，更具体地说，本发明涉及一种恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法。
背景技术
现有的金属电迁移测试方法以封装级测试为主，通过烤箱提供应力温度，并施加一定的应力电流来评估金属的寿命，属于外部环境加热.。晶圆级金属电迁移的测试方法为恒温电迁移，该测试的特殊性在于待测金属的温度是通过施加在其上的电流产生的焦耳热提供，属于自发热。由于这种测试机理，测试中每个测试温度只能对应一个电流值，造成无法利用布莱克方程，实现固定一个参数(如温度)，改变另外一个参数(如电流)来提取电流加速因子(n)的功能。
期望的是，能够提供一种能够实现恒温电迁移测试中的电流加速因子评估的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够实现恒温电迁移测试中的电流加速因子评估的方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，包括：
第一步骤：确定一组测试温度和载台温度，以得出金属测试结构的的经待测金属线的电流；
第二步骤：固定测试温度，通过载台温度调节的方式来改变载台温度，得到经待测金属线的调节后电流；
重复第一步骤和第二步骤以得到多组数据，其中每组数据包括电流数据和失效寿命数据；
第三步骤：利用所述多组数据，通过金属寿命布莱克方程，计算出该金属测试结构的电流加速因子。
优选地，所述恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法还包括第四步骤：利用电流加速因子，结合自校准式恒温电迁移活化能的评估方法，实现在恒温电迁移测试下的金属寿命计算。
优选地，金属寿命布莱克方程为：
其中，TTF为失效时间，A为工艺相关参数，n为电流加速因子，J为电流密度，Ea为活化能，k为玻尔兹曼常数，T为应力温度。
优选地，初始经待测金属线电流不等于经待测金属线的调节后电流。
优选地，在第一步骤，通过检测得到初始经待测金属线电流。
优选地，在第二步骤，通过将载台温度调节增高一个递增温度来改变载台温度。
优选地，在第二步骤，通过检测得到经待测金属线的调节后电流。
优选地，所述多组数据为3组或3组以上数据。
优选地，所述恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法用于执行金属互连可靠性的电流加速因子评估。
恒温金属电迁移测试对于半导体制程是非常关键的技术，相对于封装级电迁移测试，能够减少90％的测试时间。传统的恒温电迁移测试无法估金属的电流加速因子，而本发明采用了载台温度调节技术的恒温电迁移测试方法，能准确的评估金属的电流加速因子，节省测试的成本和时间,协助快速完成工艺改善和评估。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的载台温度调节示意图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法的流程图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
本发明提供了一种新型的测试方法，主要用于评估恒温电迁移测试中的电流加速因子，其中有利地通过采用载台温度调节法来实现金属互连可靠性的电流加速因子评估。
具体地，为了实现恒温电迁移测试中的电流加速因子的评估，需要金属结构满足在相同温度下，流过的电流不同。为了实现以上条件，可以采用载台温度调节的方法。如图1所示的，流经待测金属线的电流In主要由测试温度T和载台温度Tchuck的差值决定。因此如果不改变测试温度T，而改变载台温度(Tchuck+△T)，使两者差值变化，那么理论上电流会改变的(即改变载台温度后的电流I′n≠In。通过多组载台温度和同一测试温度的组合，得到不同电流下的寿命分布，从而能够在恒温电迁移测试中实现电流加速因子n的评估。
下面将具体描述本发明的优选实施例。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法的流程图。
如图2所示，根据本发明优选实施例的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法包括：
第一步骤S1：确定一组测试温度T和载台温度Tchuck，以得出金属测试结构的的经待测金属线的电流In；
具体地，在第一步骤S1，通过检测得到初始经待测金属线电流In；
第二步骤S2：固定测试温度T(即，使得测试温度T不变)，同时通过载台温度调节的方式来改变载台温度，得到经待测金属线的调节后电流I′n；其中，由于两者温差发生变化，使初始经待测金属线电流In不等于经待测金属线的调节后电流I′n；
重复第一步骤S1和第二步骤S2，以得到多组数据，其中每组数据包括电流数据(即，经待测金属线的调节后电流I′n)和失效寿命数据；
具体地，例如，在第二步骤S2，通过将载台温度调节增高一个递增温度△T来改变载台温度(Tchuck+△T)。
具体地，在第二步骤S2，通过检测得到经待测金属线的调节后电流I′n。
优选地，多组数据为3组或3组以上数据。
第三步骤S3：利用所述多组数据，通过金属寿命布莱克方程，计算出该金属测试结构的电流加速因子n。
其中，具体地，金属寿命布莱克方程为：
其中，TTF为失效时间，A为工艺相关参数，n为电流密度指数(即，电流加速因子)，J为电流密度，Ea为活化能，k为玻尔兹曼常数，T为应力温度。
进一步地，还可以执行第四步骤S4：利用电流加速因子n，结合自校准式恒温电迁移活化能的评估方法，可以实现在恒温电迁移测试下的金属寿命计算。
恒温金属电迁移测试对于半导体制程是非常关键的技术，相对于封装级电迁移测试，能够减少90％的测试时间。传统的恒温电迁移测试无法估金属的电流加速因子，而本发明采用了载台温度调节技术的恒温电迁移测试方法，能准确的评估金属的电流加速因子，节省测试的成本和时间,协助快速完成工艺改善和评估。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，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。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。
而且还应该理解的是，本发明并不限于此处描述的特定的方法、化合物、材料、制造技术、用法和应用，它们可以变化。还应该理解的是，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。因此，例如，对“一个元素”的引述意味着对一个或多个元素的引述，并且包括本领域技术人员已知的它的等价物。类似地，作为另一示例，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。因此，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此处描述的结构将被理解为还引述该结构的功能等效物。可被解释为近似的语言应该被那样理解，除非上下文明确表示相反意思。

Claims (8)

1.一种恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，其特征在于包括：
第一步骤：确定一组测试温度和载台温度，以得出金属测试结构的经待测金属线的电流；
第二步骤：固定测试温度，通过载台温度调节的方式来改变载台温度，得到经待测金属线的调节后电流，通过将载台温度调节增高一个递增温度来改变载台温度；
重复第一步骤和第二步骤以得到多组数据，其中每组数据包括电流数据和失效寿命数据；
第三步骤：利用所述多组数据，通过金属寿命布莱克方程，计算出该金属测试结构的电流加速因子。
2.根据权利要求1所述的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，其特征在于还包括第四步骤：利用电流加速因子，结合自校准式恒温电迁移活化能的评估方法，实现在恒温电迁移测试下的金属寿命计算。
3.根据权利要求1或2所述的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，其特征在于，金属寿命布莱克方程为：
其中，TTF为失效时间，A为工艺相关参数，n为电流加速因子，J为电流密度，Ea为活化能，k为玻尔兹曼常数，T为应力温度。
4.根据权利要求1或2所述的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，其特征在于，初始经待测金属线电流不等于经待测金属线的调节后电流。
5.根据权利要求1或2所述的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，其特征在于，在第一步骤，通过检测得到初始经待测金属线电流。
6.根据权利要求1或2所述的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，其特征在于，在第二步骤，通过检测得到经待测金属线的调节后电流。
7.根据权利要求1或2所述的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，其特征在于，所述多组数据为3组或3组以上数据。
8.根据权利要求1或2所述的恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法，其特征在于，所述恒温电迁移测试中的电流加速因子评估方法用于执行金属互连可靠性的电流加速因子评估。
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