CN106449462B - 电迁移测试结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电迁移测试结构，包括：金属测试线、金属通孔、测试结构金属引线、连接用金属垫、最上层金属连线以及测试金属垫；其中，金属测试线的两端分别通过一个金属通孔连接至一个测试结构金属引线，而且各个测试结构金属引线分别连接至一个连接用金属垫；每个连接用金属垫连接至一个测试金属垫的最上层金属；其中每个连接用金属垫包括经由通孔依次连接的多层金属层，而且每个测试金属垫包括经由通孔依次连接的多层金属层。

Description

电迁移测试结构
技术领域
本发明涉及半导体制造领域和测试结构设计领域，具体涉及工艺可靠性的电迁移测试结构设计；更具体地说，本发明涉及一种新的电迁移测试结构。
背景技术
图1示意性地示出了根据现有技术的电迁移测试结构的示意图。如图1所示，现有的电迁移测试结构只包括经由通孔2连接测试金属垫3的一根金属测试线1，对于工艺可靠性评估和资格认证都是合适的。但是，可靠性测试结构放在产品上，还有一个目的是当产品生产中发生可靠性相关问题时，可以通过这些结构评估可靠性风险高低。那么，放置现有电迁移结构，由于只有一根金属测试线，和产品上的金属线相比，数量太少。当产线上由于缺陷或突发问题，某层金属受影响，例如造成很多金属线有孔洞(void)，有电迁移风险。而现有电迁移测试结构只有一条最小设计尺寸的金属线，有很大概率没有被此问题影响到，或影响较小没有造成孔洞，那么用现有电迁移结构就不能有针对性的反映产品金属线有孔洞，电迁移失效的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有电迁移测试结构对于产品金属层问题的监控覆盖性较弱的情况，设计了一种新的电迁移测试结构，通过在允许面积内尽可能放置多条金属测试线来提高结构对金属层问题的监控能力。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种电迁移测试结构，包括：金属测试线、金属通孔、测试结构金属引线、连接用金属垫、最上层金属连线以及测试金属垫；其中，金属测试线的两端分别通过一个金属通孔连接至一个测试结构金属引线，而且各个测试结构金属引线分别连接至一个连接用金属垫；每个连接用金属垫连接至一个测试金属垫的最上层金属；其中每个连接用金属垫包括经由通孔依次连接的多层金属层，而且每个测试金属垫包括经由通孔依次连接的多层金属层。
优选地，每个连接用金属垫的最上层金属分别通过一个最上层金属连线连接至一个测试金属垫的最上层金属。
优选地，每个连接用金属垫的单层表面积小于每个测试金属垫的单层表面积。
优选地，测试结构金属引线连接至连接用金属垫的预定层金属，例如最下层金属。
优选地，测试结构金属引线位于金属测试线的下层。
优选地，测试结构金属引线连接至连接用金属垫的倒数第二层金属。
优选地，测试结构金属引线位于金属测试线的上层。
优选地，所述电迁移测试结构是电流上流电迁移测试结构或电流下流电迁移测试结构。
本发明的电迁移测试结构在空间允许内放置尽可能多的金属测试线以增加测试结构的监控能力，其中利用小的金属垫将测试线用最上层金属引出，当产品的金属层发生问题时，扫描金属测试线，把测试线上有类似问题的那根作为最终测试线，其他测试线的最上层金属引线通过激光打断，从而达到电迁移测试结构监控产品问题的目的。
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现有技术的电迁移测试结构的示意图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的电迁移测试结构的第一示例。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的电迁移测试结构的第二示例。
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。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的电迁移测试结构的第一示例(电流上流电迁移测试结构)。
如图2所示，根据本发明优选实施例的电迁移测试结构的第一示例包括：金属测试线10、金属通孔20、测试结构金属引线30、连接用金属垫40、最上层金属连线50以及测试金属垫60。
其中，金属测试线10的两端分别通过一个金属通孔20连接至一个测试结构金属引线30，而且各个测试结构金属引线30分别连接至一个连接用金属垫40；每个连接用金属垫40连接至一个测试金属垫60的最上层金属。
优选地，例如，如图2和图3所示，每个连接用金属垫40的最上层金属分别通过一个最上层金属连线50连接至一个测试金属垫60的最上层金属。但是，需要说明的是，引线连接到最上层金属的方式不局限于小金属垫，且引线可不连接到最上层金属，只要能实现任意测试线可进行电迁移测试的连接方式均可。
其中每个连接用金属垫40包括经由通孔依次连接的多层金属层，而且每个测试金属垫60包括经由通孔依次连接的多层金属层。
优选地，每个连接用金属垫40的单层表面积小于每个测试金属垫60的单层表面积。
在根据本发明优选实施例的电迁移测试结构的第一示例中，测试结构金属引线30连接至连接用金属垫40的预定层金属，例如最下层金属，而且测试结构金属引线30位于金属测试线10的下层。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的电迁移测试结构的第二示例(电流下流电迁移测试结构)。
与图2不同的是，在根据本发明优选实施例的电迁移测试结构的第二示例中，测试结构金属引线30连接至连接用金属垫40的倒数第二层金属，而且测试结构金属引线30位于金属测试线10的上层。
产线产品在某层金属层检测时发现有金属孔洞，存在可靠性风险，需要电迁移测试评估。此时可以检测本发明的对应于该层金属的电迁移测试结构，由于其具有多条金属测试线，增加了和产品芯片发生相同问题的几率。找到发生相同问题的测试线并记录，待产品生产完成后，用激光打断其他测试线的最上层金属连线，保留发生问题的测试线进行电迁移测试。保证了测试反应问题的针对性。
可以看出，通过设计新的电迁移测试结构，增加产品金属层发生问题时电迁移测试结构的监控能力。新电迁移测试结构在允许的面积内尽可能多的放置金属测试线。根据电迁移测试机理，单条测试金属线的宽度是一定的，为最小设计宽度，各测试线的间隔也为最小设计间距。电迁移测试结构的某条测试线通过通孔连接到其上层金属的引线，引线通过堆叠的小金属垫连接到最上层金属，再通过最上层金属连接到测试金属垫，用于晶圆级探针卡测试或封装级打线测试的连接。
本发明增加了电迁移测试结构的金属测试线数目，可能为现有测试结构测试线的几十倍到数百倍，大大提高了产品金属层发生问题时，电迁移测试线发生同样问题的概率，从而提高了测试结构对电迁移风险评估的有效性。
需要进行电迁移测试时，通过激光或其他可行方式将结构的最上层金属连线打断，只保留要测试的那条金属测试线，例如，保留和产品的金属层问题一致的某一条测试线。其中，通过小测试垫用最上层金属连接到测试垫，是因为激光对打断最上层金属最有效。
本发明中金属测试线的宽度、间距和数目可根据具体需求调整，不仅限于文中提到的方案，测试线的排布可以并排也可以有前后。引线连接到最上层金属可使用能达到连接目的的其他方式，不仅限于小的连接用金属垫。引线也可不连接到最上层金属，只要能达到断开其他测试线，确保待测测试线可测的均可。
而且，需要说明的是，虽然附图示意图画出两个测试金属垫，但是实际结构中测试金属垫可以是四个或其它适当数量，金属引线也可以是4根或其它适当数量。而且，通孔的个数也是可以根据设计变化的；比如，有不同目的的设计结构会有不止两个金属通孔，也有可能一边就有多个通孔，从而形成各种不同的排布方式。因此，包含各个元素的个数的调整等的不同设计也属于本发明的范围内。
本发明的电迁移测试结构在空间允许内放置尽可能多的金属测试线以增加测试结构的监控能力，其中利用小的金属垫将测试线用最上层金属引出，当产品的金属层发生问题时，扫描金属测试线，把测试线上有类似问题的那根作为最终测试线，其他测试线的最上层金属引线通过激光打断，从而达到电迁移测试结构监控产品问题的目的。
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 (7)

1.一种电迁移测试结构，其特征在于包括：多根金属测试线、金属通孔、测试结构金属引线、连接用金属垫、最上层金属连线以及测试金属垫；其中，每根所述金属测试线的两端分别通过一个金属通孔连接至一个测试结构金属引线，而且各个测试结构金属引线分别连接至一个连接用金属垫；每个连接用金属垫连接至一个测试金属垫的最上层金属；每个连接用金属垫的最上层金属分别通过一个最上层金属连线连接至一个测试金属垫的最上层金属；
其中每个连接用金属垫包括经由通孔依次连接的多层金属层，而且每个测试金属垫包括经由通孔依次连接的多层金属层，当产品的金属层发生问题时，扫描所述金属测试线，将扫描得到的所述金属测试线上所存在的问题与产品的金属层上的问题一致的那根作为最终金属测试线，其他金属测试线的最上层金属连线通过激光打断。
2.根据权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，每个连接用金属垫的单层表面积小于每个测试金属垫的单层表面积。
3.根据权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，测试结构金属引线连接至连接用金属垫的预定层金属。
4.根据权利要求3所述的电迁移测试结构，其特征在于，测试结构金属引线位于金属测试线的下层。
5.根据权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，测试结构金属引线连接至连接用金属垫的倒数第二层金属。
6.根据权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，测试结构金属引线位于金属测试线的上层。
7.根据权利要求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是电流上流电迁移测试结构或电流下流电迁移测试结构。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107978587B (zh) * 2017-11-30 2020-06-16 上海华力微电子有限公司 一种金属连线恒温电迁移测试结构
CN108091636A (zh) * 2017-12-15 2018-05-29 上海华力微电子有限公司 顶层金属连线电迁移测试结构
CN108573890B (zh) * 2018-04-10 2021-07-27 上海华力微电子有限公司 一种铜金属互连电迁移测试结构及其测试方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887282A (zh) * 2014-03-20 2014-06-25 上海华力微电子有限公司 一种金属电迁移结构
CN106024739A (zh) * 2016-05-13 2016-10-12 上海华力微电子有限公司 金属垫装置以及采用金属垫的测试系统与方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7646207B2 (en) * 2007-09-04 2010-01-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for measuring a property of interconnections and structure for the same
CN102446900B (zh) * 2010-10-12 2014-02-26 上海华虹宏力半导体制造有限公司 多层金属互连金属线的电迁移可靠性测试结构
CN204720446U (zh) * 2015-06-12 2015-10-21 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 电迁移测试结构

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887282A (zh) * 2014-03-20 2014-06-25 上海华力微电子有限公司 一种金属电迁移结构
CN106024739A (zh) * 2016-05-13 2016-10-12 上海华力微电子有限公司 金属垫装置以及采用金属垫的测试系统与方法

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