CN107403788A - 金属互连线之间的漏电流测试结构和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属互连线之间的漏电流测试结构，所述测试结构通过金属层的图形化工艺形成，包括第一互连线和第二互连线；所述第一互连线的至少一端连接面积大于预设尺寸的金属区块；所述第二互连线的至少一端连接面积大于预设尺寸的金属区块；其中，所述第一互连线和第二互连线互不交叉、分别至少有一段相互平行且间隔距离在预设范围内。本发明涉及一种利用该测试结构进行漏电流测试的方法。上述测试结构和方法可以检测因电迁移导致的漏电流缺陷。

Description

金属互连线之间的漏电流测试结构和方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种金属互连线之间的漏电流测试结构和方法。
背景技术
在芯片制造流程中，器件形成之后，进入金属互连阶段。8英寸晶圆主要采用铝线作为金属互连的材料。对于器件沟道尺寸在0.18微米以下的产品，其铝线尺寸也同样较窄，铝线之间的间隙宽度一般小于0.28微米，控制铝线之间的漏电流越来越困难。如果铝线间隙过小或者发生变形，铝线之间的漏电流就会急剧增加，导致芯片无法正常工作。因此工厂一般都会采用某种测试图形(专业术语：testkey)，对铝线之间的漏电程度进行监控。
传统普遍采用的testkey是一种梳形结构的铝线图形，如图4所示，一端接高压，另一端接低压，测试两条铝线之间的漏电大小。但是该testkey只能监测间隙宽度整体变小或介质层绝缘能力变差导致的漏电流，无法监测和防范金属铝线的电迁移现象导致的漏电流。
发明内容
基于此，有必要提供一种可检测电迁移导致漏电流的测试结构。
此外，还基于该测试结构提供一种漏电流测试方法。
一种金属互连线之间的漏电流测试结构，所述测试结构通过金属层的图形化工艺形成，包括第一互连线和第二互连线；
所述第一互连线的至少一端连接面积大于预设尺寸的金属区块；
所述第二互连线的至少一端连接面积大于预设尺寸的金属区块；
其中，所述第一互连线和第二互连线互不交叉、分别至少有一段相互平行且间隔距离在预设范围内。
在其中一个实施例中，所述第一互连线两端分别连接第一金属区块和第二金属区块；所述第二互连线两端分别连接第三金属区块和第四金属区块。
在其中一个实施例中，所述第一金属区块、第二金属区块、第三金属区块和第四金属区块的形状为正方形或矩形。
在其中一个实施例中，所述正方形或矩形的边长为2微米～10微米。
在其中一个实施例中，所述预设范围为：大于或等于相应工艺下的最小设计尺寸；所述金属互连线的宽度采用相应工艺下的最小设计尺寸。
在其中一个实施例中，所述金属互连线为铝线，采用的工艺为0.18微米工艺，对应的最小设计尺寸为0.28微米。
在其中一个实施例中，所述第一互连线和第二互连线均为铝线。
一种金属互连线之间的漏电流测试方法，包括：
对形成了上述的测试结构的晶圆执行器件生产过程；
对所述测试结构施加漏电流测试电压；
检测第一互连线和第二互连线之间的漏电流；
其中，对所述测试结构施加漏电流测试电压为：
在所述第一互连线的任意一端施加所述测试电压的高电位，同时在所述第二互连线的任意一端施加所述测试电压的低电位；或
在所述第一互连线的任意一端施加所述测试电压的低电位，同时在所述第二互连线的任意一端施加所述测试电压的高电位。
在其中一个实施例中，在对所述测试结构施加漏电流测试电压之前，分别在第一金属互连线和第二金属互连线上施加方向相反的电流。
在其中一个实施例中，所述在第一金属互连线和第二金属互连线上施加方向相反的电流的持续时间大于等于1分钟。
上述漏电流测试结构和方法，由于第一互连线和第二互连线在至少一端连接一个金属区块，该金属区块在有带电粒子轰击的制程中可以还原电迁移的效果，模拟器件生产过程中可能产生的由于电迁移导致的互连线的缺陷。通过对漏电流的进一步测试，可以获知电迁移的情况。
附图说明
图1a～图1d示出了几种不同的漏电流测试结构；
图2为测试结构连接焊盘后的示意图；
图3为一实施例的漏电流测试方法流程图；
图4为传统的漏电流测试结构。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进行进一步说明。以下各实施例的漏电流测试结构用来测试金属互连线由于电迁移导致的漏电流。该测试结构通过金属层的图形化工艺形成，包括第一互连线和第二互连线。所述第一互连线的至少一端连接面积大于预设尺寸的金属区块；所述第二互连线的至少一端连接面积大于预设尺寸的金属区块；其中，所述第一互连线和第二互连线互不交叉、分别至少有一段相互平行且距离在预设范围内。
图1a～图1d示出了几种不同的漏电流测试结构。
如图1a所示，第一互连线110的一端连接第一金属区块120，第二互连线210的一端连接第三金属区块220。
如图1b所示，第一互连线110的一端连接第一金属区块120、另一端连接第二金属区块130，第二互连线210的一端连接第三金属区块220。
如图1c所示，第一互连线110的一端连接第一金属区块120，第二互连线210的一端连接第三金属区块220、另一端连接第四金属区块230。
如图1d所示，第一互连线110的一端连接第一金属区块120、另一端连接第二金属区块130，第二互连线210的一端连接第三金属区块220、另一端连接第四金属区块230。
上述四种结构中，第一互连线110和第二互连线210在中段相互平行延伸，且间隔一定的距离。在其他实施例中，第一互连线110和第二互连线210的相互位置关系不限于此，也可以是其他情况，但需要至少有一段是相互平行延伸的、且间隔距离在预设范围内。
在产品制程中，带电粒子轰击晶圆表面时，大块的金属会积累大量的电荷，并沿着互连线传导。由于互连线较细(横截面积小)，因此在电荷传导时，会产生较大的电流密度，导电载流子和金属离子之间相互碰撞发生能量交换，金属原子能量增加，导致金属原子发生物质迁移，即电迁移。电迁移达到一定程度会表现为互连线的局部发生形变，该局部变形就会导致漏电流甚至直接在互连线之间形成导电连接。
由于第一互连线110和第二互连线210在至少一端连接一个金属区块，该金属区块在有带电粒子轰击的制程中可以还原电迁移的效果，模拟器件生产过程中可能产生的由于电迁移导致的互连线的缺陷。
本实施例中，金属区块的形状为正方形或矩形。所述正方形或矩形的边长为2微米～10微米。在其他实施例中，金属区块的形状和尺寸也不限于上述，可以为其他任意满足积累电荷并有效传导给互连线的形状和尺寸。
本实施例中，第一互连线110和第二互连线210之间的距离大于或等于相应工艺下的最小设计尺寸。
在采用0.18微米工艺时，对应的最小设计尺寸为0.28微米。由于电迁移导致的局部形变通常较为微小，因此关键尺寸较小的工艺对其较为敏感。在互连线之间的距离为对应的最小设计尺寸时，影响达到最大。
基于上述的测试结构，提供一种漏电流的测试方法。该测试结构需要通过焊盘引出电压连接端。以图1a所示的结构为例，添加焊盘后形成如图2所示的结构。图2中，第一互连线110的一端通过第一金属区块120与焊盘A连接并引出、另一端与焊盘B连接并引出。第二互连线210的一端通过第三金属区块220与焊盘C连接并引出、另一端与焊盘D连接并引出。
焊盘A、B、C、D分别可以施加高低电位。
如图3所示，为金属互连线之间的漏电流测试方法流程图。该方法包括以下步骤：
步骤S101：对形成了上述的测试结构的晶圆执行器件生产过程。器件的生产过程涉及刻蚀、沉积等工艺，一般会采用带电粒子轰击晶圆表面。在器件生产过程中，上述测试结构会被工艺影响，产生电迁移。
步骤S102：分别在第一金属互连线和第二金属互连线上施加方向相反的电流。参考图2，具体来说就是：在焊盘A上施加高电位、同时在焊盘B上施加低电位；且在焊盘C上施加高电位、同时在焊盘D上施加低电位。这样第一互连线110上会有从焊盘A到焊盘B方向的电流。第二互连线210上会有从焊盘C到焊盘D方向的电流。两个电流的方向相反。可以理解，也可将第一互连线110和第二互连线210的电流方向互换。
本步骤的目的在于，通过使相邻的互连线之间的电流方向相反，互连线之间相互吸引，从而加剧互连线在横向的电迁移和局部形变。一方面，这属于在实际中确实存在的情况。另一方面可以起到加速效果，加快测试过程。
本实施例中，施加相反电流的持续时间在1分钟以上，即大于等于1分钟。
步骤S103：对所述测试结构施加漏电流测试电压。
即在所述第一互连线的任意一端施加所述测试电压的高电位，同时在所述第二互连线的任意一端施加所述测试电压的低电位；
或在所述第一互连线的任意一端施加所述测试电压的低电位，同时在所述第二互连线的任意一端施加所述测试电压的高电位。
结合图2，具体来说就是：在焊盘A或B上施加测试电压的高电位，同时在焊盘C或D上施加测试电压的低电位。或者在焊盘A或B上施加测试电压的低电位，同时在焊盘C或D上施加测试电压的高电位。
上述的高电位一般为3.3V，低电位一般为0V。
步骤S104：检测第一互连线和第二互连线之间的漏电流。通过检测漏电流的大小，可以获知互连线电迁移的情况。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种金属互连线之间的漏电流测试结构，所述测试结构通过金属层的图形化工艺形成，包括第一互连线和第二互连线；
所述第一互连线的至少一端连接面积大于预设尺寸的金属区块；
所述第二互连线的至少一端连接面积大于预设尺寸的金属区块；
其中，所述第一互连线和第二互连线互不交叉、分别至少有一段相互平行且间隔距离在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的金属互连线之间的漏电流测试结构，其特征在于，
所述第一互连线两端分别连接第一金属区块和第二金属区块；
所述第二互连线两端分别连接第三金属区块和第四金属区块。
3.根据权利要求2所述的金属互连线之间的漏电流测试结构，其特征在于，所述第一金属区块、第二金属区块、第三金属区块和第四金属区块的形状为正方形或矩形。
4.根据权利要求3所述的金属互连线之间的漏电流测试结构，其特征在于，所述正方形或矩形的边长为2微米～10微米。
5.根据权利要求1所述的金属互连线之间的漏电流测试结构，其特征在于，所述预设范围为：大于或等于相应工艺下的最小设计尺寸；所述金属互连线的宽度采用相应工艺下的最小设计尺寸。
6.根据权利要求5所述的金属互连线之间的漏电流测试结构，其特征在于，所述金属互连线为铝线，采用的工艺为0.18微米工艺，对应的最小设计尺寸为0.28微米。
7.根据权利要求1所述的金属互连线之间的漏电流测试结构，其特征在于，所述第一互连线和第二互连线均为铝线。
8.一种金属互连线之间的漏电流测试方法，包括：
对形成了权利要求1所述的测试结构的晶圆执行器件生产过程；
对所述测试结构施加漏电流测试电压；
检测第一互连线和第二互连线之间的漏电流；
其中，对所述测试结构施加漏电流测试电压为：
在所述第一互连线的任意一端施加所述测试电压的高电位，同时在所述第二互连线的任意一端施加所述测试电压的低电位；或
在所述第一互连线的任意一端施加所述测试电压的低电位，同时在所述第二互连线的任意一端施加所述测试电压的高电位。
9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，在对所述测试结构施加漏电流测试电压之前，分别在第一金属互连线和第二金属互连线上施加方向相反的电流。
10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述在第一金属互连线和第二金属互连线上施加方向相反的电流的持续时间大于等于1分钟。
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