CN107978587B - 一种金属连线恒温电迁移测试结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种金属连线恒温电迁移测试结构，包括：下层金属测试线、金属通孔、下层金属连线、上层金属连线、测试金属垫、散热结构，其中所述下层金属测试线的两端连接于下层金属连线，所述下层金属连线分别通过金属通孔连接于所述上层金属连线，所述两条上层金属连线分别连接至测试金属垫，所述散热结构设置于所述下层金属连线和上层金属连线周围。本发明提出的金属连线恒温电迁移测试结构，用于解决现有技术中因为水库效应和金属引线温度较高引起的难以达成电迁移可靠性测试的问题。

Description

一种金属连线恒温电迁移测试结构
技术领域
本发明涉及电迁移测试结构的版图设计领域，且特别涉及一种金属连线恒温电迁移测试结构。
背景技术
在铜互连工艺过程中，常规恒温电迁移测试结构通常使用同一层金属作为引线和测试线，如图1所示，金属测试线一般遵守最小尺寸设计规则，金属连线较宽。施加测试电流时，利用金属测试线在大电流下产生的焦耳热实现控制测试金属线的温度达到目标测试温度，从而实施电迁移测试。但是存在两个问题：一方面是水库效应的影响。金属测试线直接连接较宽的金属引线，在电迁移作用下下，阴极金属引线直接连接测试金属垫和金属测试线，较宽的金属引线和大块的测试金属垫会对金属测试线补偿金属原子，使得金属测试线难以出现失效。另一方面，在大的测试电流下，金属引线温度也较高，金属引线与金属测试线之间温度差异不大，在金属测试线上出现失效需要测试条件高，测试时间也长，影响可靠性测试的达成。
发明内容
本发明提出一种金属连线恒温电迁移测试结构，用于解决现有技术中因为水库效应和金属引线温度较高引起的难以达成电迁移可靠性测试的问题。
为了达到上述目的，本发明提出一种金属连线恒温电迁移测试结构，包括：下层金属测试线、金属通孔、下层金属连线、上层金属连线、测试金属垫、散热结构，其中所述下层金属测试线的两端连接于下层金属连线，所述下层金属连线分别通过金属通孔连接于所述上层金属连线，所述两条上层金属连线分别连接至测试金属垫，所述散热结构设置于所述下层金属连线和上层金属连线周围。
进一步的，所述下层金属测试线的两端分别通过一个直角结构过渡连接至所述下层金属连线。
进一步的，所述下层金属连线分别通过一个或多个金属通孔连接于所述上层金属连线。
进一步的，所述每个测试金属垫包括经由金属通孔依次连接的多层金属层。
进一步的，所述每个散热结构包括经由金属通孔依次连接至硅衬底的多层金属层。
进一步的，所述下层金属测试线的宽度遵循最小尺寸设计规则。
进一步的，所述上层金属连线的宽度不违反最小和最大尺寸设计规则。
进一步的，所述金属通孔的宽度和长度遵循最小尺寸设计规则。
进一步的，所述多个金属通孔之间的距离不违反最小尺寸设计规则。
进一步的，所述散热结构的多层金属层之间以及与金属连线之间的距离遵循最小尺寸设计规则。
本发明提出的金属连线恒温电迁移测试结构，包括下层金属测试线、金属通孔、下层金属连线、上层金属连线、测试金属垫、散热结构。本发明采用一个直角结构过渡下层金属连线和金属测试线，利用金属线宽度的突变，增大金属连线和金属测试线之间的电流密度梯度，从而增强测试金属线焦耳热引起的温度梯度；采用通过金属通孔连接的上层金属连线作为引线，利用金属通孔隔断了由金属连线和测试金属垫引起的的水库效应；采用经由金属通孔依次连接至硅衬底的多层金属层作为散热结构，放置于下层金属连线和上层金属连线周围，可以降低金属连线的温度，进一步增强测试金属线焦耳热引起的温度梯度，从而更容易达成电迁移测试。因此，本发明通过隔断金属引线水库效应和降低金属引线温度，有助于铜互连工艺电迁移可靠性测试达成。
附图说明
图1所示为现有技术中常规电迁移测试结构示意图。
图2所示为本发明较佳实施例的金属连线恒温电迁移测试结构示意图。
图3所示为本发明较佳实施例的散热结构沿图2中AB方向的截面图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。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率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明用于解决现有技术中由于金属测试线水库效应，以及金属连线和金属测试线之间温度梯度小，导致的金属测试线中难以形成空洞，从而难以达成电迁移可靠性测试的问题。
请参考图2，图2所示为本发明较佳实施例的金属连线恒温电迁移测试结构示意图。本发明提出一种金属连线恒温电迁移测试结构，包括：下层金属测试线100、金属通孔400、下层金属连线200、上层金属连线300、测试金属垫600、散热结构500，其中所述下层金属测试线100的两端连接于下层金属连线200，所述下层金属连线200分别通过金属通孔400连接于所述上层金属连线300，所述两条上层金属连线300分别连接至测试金属垫600，所述散热结构500设置于所述下层金属连线200和上层金属连线300周围。
根据本发明较佳实施例，所述下层金属测试线100的两端分别通过一个直角结构过渡连接至所述下层金属连线200。所述下层金属连线200分别通过一个或多个金属通孔400连接于所述上层金属连线300。选择上层金属作为引线，上层金属引线通过一个或多个金属通孔连接金属测试线，利用金属通孔与下层金属之间的阻挡层隔断由金属引线和测试金属垫引起的水库效应。同时，采用一个直角结构过渡下层金属连线和金属测试线，利用金属线宽度的突变，实现金属连线和金属测试线之间的电流密度的突变，再次增大金属连线和金属测试线之间的温度梯度，进而在被测线内靠阴极端形成虚拟的障碍，加速空洞的形成，从而更容易达成电迁移测试。
所述每个测试金属垫600包括经由金属通孔依次连接的多层金属层。所述每个散热结构500包括经由金属通孔依次连接至硅衬底的多层金属层。在下层金属连线和上层金属连线周围设置散热结构，每个散热结构包括经由金属通孔依次连接至硅衬底的多层金属层，将金属引线中产生的焦耳热引至衬底，以达到降低金属引线温度的目的，增强测试金属线焦耳热引起的温度梯度。具体参考图3，图3所示为本发明较佳实施例的散热结构沿图2中AB方向的截面图。
所述下层金属测试线的宽度遵循最小尺寸设计规则。所述上层金属连线的宽度不违反最小和最大尺寸设计规则。所述金属通孔的宽度和长度遵循最小尺寸设计规则。所述多个金属通孔之间的距离不违反最小尺寸设计规则。所述散热结构的多层金属层之间以及与金属连线之间的距离遵循最小尺寸设计规则。
综上所述，本发明提出的金属连线恒温电迁移测试结构，包括下层金属测试线、金属通孔、下层金属连线、上层金属连线、测试金属垫、散热结构。本发明采用一个直角结构过渡下层金属连线和金属测试线，利用金属线宽度的突变，增大金属连线和金属测试线之间的电流密度梯度，从而增强测试金属线焦耳热引起的温度梯度；采用通过金属通孔连接的上层金属连线作为引线，利用金属通孔隔断了由金属连线和测试金属垫引起的水库效应；采用经由金属通孔依次连接至硅衬底的多层金属层作为散热结构，放置于下层金属连线和上层金属连线周围，可以降低金属连线的温度，进一步增强测试金属线焦耳热引起的温度梯度，从而更容易达成电迁移测试。因此，本发明通过隔断金属引线和测试金属垫水库效应及降低金属引线温度，有助于铜互连工艺电迁移可靠性测试达成。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种金属连线恒温电迁移测试结构，其特征在于，包括：下层金属测试线、金属通孔、下层金属连线、上层金属连线、测试金属垫、散热结构，其中所述下层金属测试线的两端连接于下层金属连线，所述下层金属连线分别通过金属通孔连接于所述上层金属连线，两条所述上层金属连线分别连接至测试金属垫，所述散热结构仅设置于所述下层金属连线和上层金属连线周围，所述下层金属测试线的两端分别通过一个直角结构过渡连接至所述下层金属连线，每个所述散热结构包括经由金属通孔依次连接至硅衬底的多层金属层，所述下层金属测试线与所述下层金属连线位于同一层。
2.根据权利要求1所述的金属连线恒温电迁移测试结构，其特征在于，所述下层金属连线分别通过一个或多个金属通孔连接于所述上层金属连线。
3.根据权利要求1所述的金属连线恒温电迁移测试结构，其特征在于，每个所述测试金属垫包括经由金属通孔依次连接的多层金属层。
4.根据权利要求1所述的金属连线恒温电迁移测试结构，其特征在于，所述下层金属测试线的宽度遵循最小尺寸设计规则。
5.根据权利要求1所述的金属连线恒温电迁移测试结构，其特征在于，所述上层金属连线的宽度不违反最小和最大尺寸设计规则。
6.根据权利要求1所述的金属连线恒温电迁移测试结构，其特征在于，所述金属通孔的宽度和长度遵循最小尺寸设计规则。
7.根据权利要求1所述的金属连线恒温电迁移测试结构，其特征在于，多个所述金属通孔之间的距离不违反最小尺寸设计规则。
8.根据权利要求1所述的金属连线恒温电迁移测试结构，其特征在于，所述散热结构的多层金属层之间以及与金属连线之间的距离遵循最小尺寸设计规则。
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