CN111653549A - 电迁移测试结构 - Google Patents

Abstract

本发明的电迁移测试结构，其在引线的交叠区朝向待测试线的表面上设有若干第二连通垫，从而利用该第二连通垫降低引线与第一连通垫连接处附近区域的局部集中的应力迁移。在对电迁移测试结构进行测试时，即可有效避免引线与第一连通垫连接处附近区域因为应力迁移影响而先于待测试线出现空洞或断裂的问题，进而提高电迁移可靠性评估结果的准确性。

Description

电迁移测试结构

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种电迁移测试结构。

背景技术

电迁移现象是指半导体器件中的集成电路工作时金属线内部有电流通过，在电流的作用下金属离子产生物质运输的现象。由此，金属线的某些部位会因该电迁移现象而出现空洞(Void)，进而发生断路，而某些部位会因该电迁移现象而出现小丘(Hillock)，进而造成电路短路。

在集成电路工艺开发阶段，可靠性评估是工艺开发是否成功的重要一环，而针对上述电迁移现象的电迁移测试是后段工艺评估中的一项必不可少的测试。参考图1，其示出了现有技术中的电迁移测试结构。该电迁移测试结构包括待测试线1、引线2及第一连通垫3，第一连通垫3用于电性连接待测试线1和引线2。

然而，现有技术中，第一连通垫3与引线2连接处附近的应力过于集中，从而在第一连通垫3与引线2连接处附近容易发生应力迁移。进而导致引线2与第一连通垫3的连接处周围容易先于待测试线1出现孔洞A或断裂，最终影响电迁移可靠性评估结果的分析与判断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电迁移测试结构，以解决现有技术中引线和第一连通垫相交区域应力迁移较大，导致的引线和第一连通垫相交区域附近先于待测试线出现孔洞或断裂，进而导致垫迁移测试失效的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电迁移测试结构，包括：

待测试线；

引线，设置在与所述待测试线不同的结构层中并与所述待测试线电性连接，其中，所述引线的一端用于连接测试垫片，所述引线的另一端朝向所述待测试线的方向延伸，以使所述引线具有与所述待测试线空间交叠的交叠区；

第一连通垫，设置在所述引线的所述交叠区中，以连通所述引线和所述待测试线；以及，

若干第二连通垫，设置在所述引线的所述交叠区朝向所述待测试线的表面上。

优选的，所述第二连通垫的一端与所述引线电连接，所述第二连通垫的另一端与所述待测试线电连接，以连通所述待测试线和所述引线。

优选的，所述第二连通垫至少为两个，至少两个所述第二连通垫以所述第一连通垫为中心环绕所述第一连通垫设置。

优选的，所述第二连通垫为多个，在远离所述第一连通垫的方向上，多个所述第二连通垫的排布密度逐渐减小。

优选的，所述第二连通垫为多个，多个所述第二连通垫均匀设置在所述引线的所述交叠区上。

优选的，所述第一连通垫和/或所述第二连通垫的横截面积为矩形或圆形。

优选的，所述引线的宽度大于所述待测试线的宽度。

优选的，所述引线包括至少两层依次设置的子引线，相邻所述子引线之间夹持至少一个第三连通垫，以使所述第三连通垫连通相邻的所述子引线；所述第二连通垫设置在顶层的所述子引线上。

优选的，所述待测试线包括主待测试线及围设所述主待测试线的辅助待测试线，所述第一连通垫位于所述引线和所述主待测试线之间以连通所述引线和所述主待测试线，所述第二连通垫位于所述引线和所述辅助待测试线之间。

优选的，所述待测试线包括金属层和绝缘层，所述绝缘层包裹所述金属层，所述绝缘层上设有通孔，所述连通垫穿过所述通孔与所述金属层连接。

本实施例的电迁移测试结构，其在引线的交叠区朝向待测试线的表面上设有若干第二连通垫，该第二连通垫对引线和第一连通垫连接处产生的应力进行了分散，从而利用该第二连通垫降低引线与第一连通垫连接处附近区域的应力迁移。如此一来，在对电迁移测试结构进行测试时，即可有效避免引线与第一连通垫连接处附近区域由于局部集中的应力迁移的影响而先于待测试线出现空洞或断裂的问题，大大降低了引线的电迁移现象对电迁移测试结果造成干扰的可能性，进而提高电迁移可靠性评估结果的准确性。

附图说明

图1是现有技术的一种电迁移测试结构的结构示意图；

图2是本发明一实施例的电迁移测试结构的结构示意图；

图3是本发明一实施例的电迁移测试结构的俯视图；

图4a是图3中沿AA’方向的剖面示意图；

图4b是图3中沿AA’方向的另一剖面示意图；

图4c是图3中沿AA’方向的另一剖面示意图；

图5a是本发明一实施例的电迁移测试结构引线的交叠区上设置第一连通垫和第二连通垫的俯视结构示意图；

图5b是本发明一实施例的电迁移测试结构引线的交叠区上设置第一连通垫和第二连通垫的俯视结构示意图；

图5c是本发明另一实施例的电迁移测试结构引线的交叠区上设置第一连通垫和第二连通垫的俯视结构示意图；

图5d是本发明另一实施例的电迁移测试结构引线的交叠区上设置第一连通垫和第二连通垫的俯视结构示意图；

图6是本发明另一实施例的电迁移测试结构的俯视结构示意图；

图7是图6中沿BB’方向的剖面示意图；

附图标记

1-待测试线； 11-主待测试线；

12-辅助待测试线；

2-引线； 21-子引线；

3-第一连通垫；

4-第二连通垫；

5-第三连通垫；

A-孔洞；

B-交叠区；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电迁移测试结构作进一步详细说明。根据下面说明，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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

图2是本发明一实施例的电迁移测试结构的结构示意图；图3是本发明一实施例的电迁移测试结构的俯视结构示意图；图4a是图3中沿AA’方向的剖面示意图。如图2～图4a所示，本实施例的电迁移测试结构包括待测试线1和设置在与待测试线1不同的结构层中并与待测试线1电性连接的引线2。在本实施例中，待测试线1位于引线2的上方构成上行的电迁移测试结构。在其他实施例中，待测试线1还可以位于引线2的下方形成下行电迁移测试结构。本实施例中，在待测试线1相对的两侧均设置有引线2，以利用相对两侧的两个引线2和待测试线1形成测试回路。

继续参图2～图4a所示，在本实施例中，引线2的一端用于连接测试垫片，所述引线2的另一端朝向待测试线1方向延伸，以使引线2具有与待测试线1空间交叠的交叠区B。如图4a所示，该交叠区B包括引线2与待测试线1存在交叠的整个端部。

继续参图2～图4a所示，本实施例的电迁移测试结构还包括第一连通垫3和若干第二连通垫4。该第一连通垫3设置在引线2的交叠区B上，以连通引线2和待测试线1。其中，所述第一连通垫3设置在引线2的交叠区B上，以连通引线2和待测试线1。以及，所述第二连通垫4设置在引线2的交叠区B朝向待测试线1的表面上。

本实施例的电迁移测试结构，其在引线2的交叠区B朝向待测试线1的表面上设有若干第二连通垫4，该第二连通垫4对引线2和第一连通垫3连接处产生的应力进行了分散，从而利用该第二连通垫4降低引线2与第一连通垫3连接处附近区域的应力迁移。如此一来，在对电迁移测试结构进行测试时，即可有效避免引线2与第一连通垫3连接处附近区域由于局部集中的应力迁移的影响而先于待测试线1出现空洞或断裂的问题，大大降低了引线2的电迁移现象对电迁移测试结果造成干扰的可能性，进而提高电迁移可靠性评估结果的准确性。

图4a是图3中沿AA’方向的剖面示意图；参考图4a所示，本实施例中的第二连通垫4设置在引线2的交叠区B上，且第二连通垫4的一端与引线2连通，另一端朝向远离引线2方向延伸且不与待测试线1连通。即，所述第二连通垫4不高于所述第一连通垫3，以使所述第二连通垫4的顶表面和所述待测试线1相互间隔，而使得所述第二连通垫4的另一端不与待测试线1连通，此时通过所述第二连通垫4仍能够有效分散第一连通垫3和引线2相交处附近的应力迁移。

其中，所述引线2的交叠区B可包括：所述引线2中与所述待测试线1相互正对的第一区域；以及，所述引线2中延伸至所述待测试线1的下方且与所述待测试线1非正对的第二区域。本实施例中，所述第二连通垫4设置在所述交叠区B的第一区域上。在其他实施例中，第二连通垫4还可以设置在引线2的交叠区B的第二区域上。

比如，当待测试线1与引线2的宽度相等且相互正对时，第二连通垫4完全位于交叠区B中待测试线1和引线2正对的第一区域上。待测试线1与引线2未完全正对时，第二连通垫4不仅可以位于交叠区B中待测试线1和引线2正对的第一区域上，还可以位于交叠区B中待测试线1和引线2非正对的第二区域上。上述为示例性的第二连通垫4在交叠区B上的位置的几种形式，在此不做具体限定。

本实施例中的第二连通垫4可以为一个，也可以为两个，还可以为多个，其设置位置及具体数量在此不做具体限定，以实际需要设计为准。当第二连通垫4为两个以上时，第二连通垫4两两之间的距离满足最小尺寸设计规则。

较佳的，在本实施例中，引线2的宽度大于待测试线1的宽度，由于电流密度越大，则线路发生电迁移的可能性越高，而引线2的宽度大于待测试线1的宽度时，可防止在电迁移测试时引线2上的电流密度大于待测试线1上的电流密度而导致引线2先于待测试线1出现孔洞或断裂，进可以有效改善电迁移测试失效的问题。例如，可以使引线2的宽度小于等于5倍的待测试线1的宽度。

在本实施例中，第一连通垫4和第二连通垫5通常为正方体、长方体或圆柱体，相应的第一连通垫4和第二连通垫5的横截面为矩形或圆形，具体形状以实际情况为准，在此不做具体限定。

进一步的，待测试线1的宽度遵循最小尺寸设计规则，引线2的宽度不违反最大尺寸设计规则；引线2与待测试线1之间的距离不违反最小尺寸设计规则；第一连通垫3和第二连通垫4的大小遵循最小尺寸规则设计。可以理解的，该最小尺寸，最大尺寸设计规则指的是行业内通用的设计时最大、最小尺寸的规则，每个型号产品、每个尺寸产品设计时对应的最大、最小尺寸规则均不相同，具体以实际生产时标准为准，在此不做具体限定。

图4b是图3中沿AA’方向的另一剖面示意图；如图4b所示，与图4a所示的第二连通垫4的设置方式不同的是，本实施例中，第二连通垫4电连通引线2和待测试线1。具体的，如图4b所示，若干第二连通垫4的一端与引线2的交叠区B连接，第二连通垫4的另一端朝向待测试线1方向延伸并与待测试线1连接，以电连通待测试线1和引线2。在本实施例中，第二连通垫4连通待测试线1和引线2，使得第二连通垫4不仅可以分散第一连通垫3与引线2连接处的应力迁移；也可以通过第二连通垫4进行分流，以降低大电流流通第一通垫3与引线2时因电流过大导致的引线2与第一连通垫3交接处由于过大电流导致的电迁移严重，而使得该交接处先于待测试线1产生孔洞或断裂的可能性，进而提升电迁移测试的准确性。

在图4a所示的电迁移测试结构的剖面图中，示意出了引线2为单层结构。然而，在可选的方案中，还可使所述引线2为叠层结构。

图4c是图3中沿AA’方向的另一剖面示意图。具体的，如图4c所示，在本实施例中，引线2包括至少两层依次设置的子引线21，相邻的子引线21之间夹持至少一个第三连通垫5，以使第三连通垫5连通相邻的子引线21。此外，在本实施例中，第二连通垫4设置在顶层的子引线21上。由于引线2包括至少两层子引线21，电迁移测试结构中的电流经每个子引线21的分流，有效降低每个子引线21的电流密度，从而进一步的降低引线2先于待测试线1出现孔洞或断裂的几率，再度降低电迁移测试失效的可能性。优选的，子引线21最多为8层。

在本实施例中，第三连通垫5可以为1个，也可以为2个，3个等。当第三连通垫5的个数为1个时，第三连通垫5位于子引线21中间位置，此时，既节省材料同时又连接性能较佳。当第三连通垫5的个数为2个以上时，第三连通垫5均匀分布在相邻子引线21之间，以提升连接性能。同时由于至少2个第三连通垫5可更多的分散每个子引线2朝向待测试线1的应力迁移，可进一步的防止子引线2先于待测试线1出现孔洞或断裂而导致电迁移测试失效。

图5a是本发明一实施例的电迁移测试结构引线的交叠区上设置第一连通垫和第二连通垫的俯视结构示意图；结合图5a所示，在本实施例中，第二连通垫4的个数为一个，一个所述第二连通垫4设置在引线2的交叠区B朝向待测试线1的表面上，且该一个第二连通垫4靠近第一连通垫3设置。

在图5a所示的电迁移测试结构的剖面图中，示意出了第二连通垫4的个数为一个。然而，在可选的方案中，还可使所述第二连通垫4的个数为至少两个。

图5b是本发明另一实施例的电迁移测试结构引线的交叠区上设置第一连通垫和第二连通垫的俯视结构示意图。如图5b所示，本实施例的第二连通垫4的数量还可以至少为两个，至少两个第二连通垫4以第一连通垫3为中心环绕第一连通垫3设置。第二连通垫4靠近或环绕第一连通垫3设置时，第二连通垫4对第一连通垫3和引线2相交处的应力迁移减弱效果较佳，相应的较大幅度的减少了由于应力迁移影响而使得引线2与第一连通垫3相交处先于待测试线1出现空洞或断裂的可能性，进而减小电迁移测试失效的可能性。

图5c是本发明另一实施例的电迁移测试结构引线的交叠区上设置第一连通垫和第二连通垫的俯视结构示意图；如图5c所示，与图5b所示的第二连通垫4的设置方式不同的是，本实施例中，第二连通垫4的个数为多个，且在远离第一连通垫3的方向上，多个第二连通垫4的排布密度逐渐减小。

具体的，如图5c所示，在本实施例中，第二连通垫4为多个，在远离第一连通垫3的方向上，多个第二连通垫4在引线2的交叠区B上的排布密度逐渐减小。可以理解的，此处，多个指3个以上。在本实施例中，第二连通垫4越靠第一近连通垫3，相邻第二连通垫4之间的距离越小，第二连通垫4越远离第一连通垫3，相邻第二连通垫4之间的距离越大。由于越远离第一连通垫3，引线2上的应力迁移情况越弱，因此在远离第一连通垫3方向上第二连通垫4在引线2的交叠区B上的排布密度逐渐减小。此时，不仅能够有效的降低第一连通垫3和引线2相交处的应力迁移，减小引线2先于待测试线1发生空洞或断裂的可能性，减小了电迁移测试失效的可能性；同时，减小了第二连通垫4的数量，降低制造成本。

图5d是本发明另一实施例的电迁移测试结构引线的交叠区上设置第一连通垫和第二连通垫的俯视结构示意图；如图5d所示，与图5b所示的第二连通垫4的设置方式不同的是。本实施例中，第二连通垫4为多个，该多个第二连通垫4在引线2的交叠区B上均匀设置。可以理解的，此处多个指3个以上，当多个第二连通垫4在引线2的交叠区上均匀设置时，生产工艺最简便，生产更容易。

图6是本发明另一实施例的电迁移测试结构的俯视结构示意图；图7是图6中沿BB’方向的剖面示意图；如图6和图7所示，在实际生产过程中，待测试线1通常会包括主待测试线11及辅助待测试线12。该辅助待测试线12包括两个U型结构，该两个U型结构镜像设置在主待测试线11的两端，同时该主待测试线11两端伸入各自对应的U型结构的U型腔内。通常，会对主待测试线11进行通电，而辅助待测试线12不通电，即无电流通过辅助待测试线12。在本实施例中，该第一连通垫3设置在引线2的交叠区B上，以连通引线2和主待测试线11；第二连通垫4设置在引线2的交叠区B和辅助待测试线12正相对的区域上。将第二连通垫4设置在引线2的交叠区B和辅助待测试线12正相对的区域上，既可以减小第二连通垫4和引线2相交处附近的应力迁移。同时不论第二连通垫4是否与该辅助待测试线12连接，该第二连通垫4均位于引线2和辅助待测试线12之间，因此，在电迁移测试结构储存、测试及运输过程中，首先被外力干涉的是引线2和/或辅助待测试线12。进而，避免了第二连通垫4在电迁移测试结构储存、测试及运输过程中受外力影响而被磨损，性能降低等问题。

此外，在上述实施例中，待测试线1、引线2、连通垫3、第二连通垫4、第三连通垫5均为金属材质，优选的为导电性能较佳的铜，在其他实施例中，也可以为其他导电性较佳的金属，比如金、银、铝等，具体材质在此不做限定。

进一步的，考虑到金属线裸露在空气中容易被氧化。基于此，则可将待测试线1设置为包括金属层(图未示)和绝缘层(图未示)的结构，绝缘层(图未示)包裹金属层(图未示)，为便于第一连通垫3的连接，在绝缘层(图未示)上设有通孔(图未示)，第一连通垫3一端穿过通孔(图未示)与金属层(图未示)连接，另一端朝向第二引线22延伸并与第二引线22连通。

同样的，为防止引线2被氧化，引线2也可以设置为绝缘层包裹金属层的结构，并通过在绝缘层上打孔，而使第一连通垫3及第二连通垫4穿过该孔而与位于引线2内的金属层连接。待测试线1及引线2的具体结构在此不做具体限定，以实际情况为准。

在对电迁移可靠性进行测试时，可以通过焊盘(图未示)对上述电迁移测试结构通入电流，并监测电压，当监测到电压时，开始记录时间，直到电压不再变化为止，从而记录待测试线1形成空洞或断裂的时间，进而可以根据空洞形成的时间或待测试线断裂的时间对待测试线进行失效物性分析，以此判断待测试线1的电迁移可靠性情况。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本发明对此不作限定。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种电迁移测试结构，其特征在于，包括：

待测试线；

引线，设置在与所述待测试线不同的结构层中并与所述待测试线电性连接，其中，所述引线的一端用于连接测试垫片，所述引线的另一端朝向所述待测试线的方向延伸，以使所述引线具有与所述待测试线空间交叠的交叠区；

第一连通垫，设置在所述引线的所述交叠区中，以连通所述引线和所述待测试线；以及，

若干第二连通垫，设置在所述引线的所述交叠区朝向所述待测试线的表面上。

2.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述第二连通垫的一端与所述引线电连接，所述第二连通垫的另一端与所述待测试线电连接，以连通所述待测试线和所述引线。

3.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述第二连通垫至少为两个，至少两个所述第二连通垫以所述第一连通垫为中心环绕所述第一连通垫设置。

4.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述第二连通垫为多个，在远离所述第一连通垫的方向上，多个所述第二连通垫的排布密度逐渐减小。

5.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述第二连通垫为多个，多个所述第二连通垫均匀设置在所述引线的所述交叠区上。

6.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述第一连通垫和/或所述第二连通垫的横截面积为矩形或圆形。

7.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述引线的宽度大于所述待测试线的宽度。

8.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述引线包括至少两层依次设置的子引线，相邻所述子引线之间夹持至少一个第三连通垫，以使所述第三连通垫连通相邻的所述子引线；所述第二连通垫设置在顶层的所述子引线上。

9.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述待测试线包括主待测试线及围设所述主待测试线的辅助待测试线，所述第一连通垫位于所述引线和所述主待测试线之间以连通所述引线和所述主待测试线，所述第二连通垫位于所述引线和所述辅助待测试线之间。

10.如权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于，所述待测试线包括金属层和绝缘层，所述绝缘层包裹所述金属层，所述绝缘层上设有通孔，所述第一连通垫穿过所述通孔与所述金属层连接。

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