CN116564937A - 测试结构及其形成方法、测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种测试结构，包括：衬底；位于衬底上的第一测试板和第二测试板；位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板和第二测试板电连接。所述测试结构的测试效率得到提升。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种测试结构及其形成方法、测试方法。
背景技术
温升电流(Irms)是半导体设计规则里一个重要的参数，用来考察和规范不同金属或多晶硅等电阻在应用过程中，其电流发热导致温升现象的一个指标，其相应的焦耳热温升ΔT可能带来额外可靠性退化影响。
现有的获取温升电流的方法较为复杂，亟需改进。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种测试结构及其形成方法、测试方法，以提升测试效率。
为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种测试结构，包括：衬底；位于衬底上的第一测试板和第二测试板；位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板和第二测试板电连接。
可选的，若干所述测试线的线宽依次增大。
可选的，相邻所述测试线之间的间距相同。
可选的，还包括：若干辅助线，各所述辅助线位于相邻测试线之间，所述辅助线与相邻所述测试线、所述第一测试板和所述第二测试板之间均电隔离。
可选的，所述若干测试线的材料相同；所述若干测试线的材料包括金属，所述金属包括：铜、铝、钨、钴、镍和钽中的一种或多种的组合。
可选的，所述第一测试板和所述第二测试板的材料包括金属，所述金属包括：铜、铝、钨、钴、镍和钽中的一种或多种的组合。
可选的，所述衬底包括切割道区和器件区，所述第一测试板、第二测试板和若干测试线位于切割道上。
相应地，本发明技术方案还提供一种测试结构的形成方法，包括：提供衬底；在衬底上形成第一测试板和第二测试板、以及形成位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板和第二测试板电连接。
相应地，本发明技术方案还提供一种测试结构的测试方法，包括：提供测试结构，所述测试结构包括：衬底；位于衬底上的第一测试板和第二测试板；位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板和第二测试板电连接；在所述第一测试板和所述第二测试板之间施加电压，所述电压逐渐增大，直至若干所述测试线依次熔断；在施加所述电压之后，获取所述第一测试板和第二测试板之间的测试电流。
可选的，还包括：根据所述测试电流，获取若干所述测试线的熔断电流；根据所述若干所述测试线的线宽和若干所述测试线的熔断电流，获取温升电流。
可选的，若干所述测试线的数量为n，n条所述测试线包括第一测试线至第n测试线，所述n为自然数；自所述第一测试线的线宽至第n测试线的线宽依次增大。
可选的，所述第n测试线至第一测试线依次熔断；根据所述测试电流，获取若干所述测试线的熔断电流的方法包括：当第i测试线熔断时，获取测试电流ITi，并获取测试电流的下降差值为Ii，且1≤i≤n，所述下降差值Ii为所述第i测试线的熔断电流。
可选的，获取测试电流的下降差值之前，还包括：判断所述测试结构的电流是否在预设范围内，以及所述测试结构的电流的变小程度是否超过预设的幅度；若所述测试结构的电流在预设范围内，且所述测试结构的电流的下降程度超过了预设的幅度，则获取测试电流的下降差值。
可选的，所述第n测试线的熔断电流In的大小至所述第一测试线的熔断电流I1的大小依次减小。
可选的，若干所述测试线的熔断温度相同。
可选的，根据所述若干所述测试线的线宽和若干所述测试线的熔断电流，获取温升电流的方法包括：获取所述测试线的熔断温度和环境温度的差值ΔT；获取所述测试线的线宽w；根据各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii，获取第一系数b和第二系数c，从而获取所述温升电流所述b为第一系数，所述c为第二系数。
可选的，根据各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii，获取第一系数b和第二系数c的方法包括：以所述测试线的线宽w为横坐标，以所述测试线对应的熔断电流Ii的平方为纵坐标，获取各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii的平方之间的拟合关系Ii 2＝ΔT(bw2+cw)；根据各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii的平方之间的拟合关系获取所述第一系数b和第二系数c。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，通过提供一种测试结构，所述测试结构具有第一测试板和第二测试板，以及位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同。所述测试结构能够实现多宽度的测试线经过一次性平行测试就能得到温升电流的对应关系式，能够大大节约测试面积，同时提升测试效率。
进一步，所述测试结构还包括：位于相邻测试线之间的辅助线，所述辅助线用于在曝光形成若干所述测试线的图案时，所述辅助线的图案能够提升测试线图案周围的图形密度，从而使得若干所述测试线的曝光图案的尺寸精准度更好，曝光精度提高，进而提升所述测试线的线宽精度。
本发明技术方案还提供一种测试结构的测试方法，通过在所述第一测试板和第二测试板之间加载电压，所述电压逐渐增大，从而依次获取若干所述测试线的熔断电流，再根据所述若干所述测试线的线宽和若干所述测试线的熔断电流，获取温升电流。所述方法能够实现多宽度的测试线经过一次性平行测试就能得到温升电流的对应关系式，能够大大节约测试面积，同时提升测试效率。
附图说明
图1是本发明实施例中测试结构的结构示意图；
图2至图4是本发明实施例中测试结构的测试方法流程图；
图5是若干所述测试线的加压和熔断过程的测试电流和电压的趋势图；
图6是各所述测试线的线宽及其对应的熔断电流的平方之间的拟合关系示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，现有的获取温升电流的方法较为复杂，亟需改进。
具体地，所述温升电流在获取温升电流时，为了提高拟合精度，同一线宽的测试线至少需要5条来进行测试，然后对不同线宽的测试线分别进行电阻-温度系数的量测，确定对应熔断温度和环境温度的差值ΔT范围内的电阻，然后获取所述测试线熔断电流的流量和电阻的关系，再根据若干所述测试线熔断电流的流量和对应的线宽进行拟合，获取b值和c值，从而获取所述温升电流。
所述测试结构需要占用较多的测试板，同时，需要测试多条测试线，需要串行测试，需花费测试资源和时间也较多。
为了解决上述问题，本发明技术方案通过提供一种测试结构及其形成方法、测试方法，所述测试结构具有第一测试板和第二测试板，以及位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同。所述测试结构能够实现多宽度的测试线经过一次性平行测试就能得到温升电流的对应关系式，能够大大节约测试面积，同时提升测试效率。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明实施例中测试结构的结构示意图。
请参考图1，所述测试结构包括：衬底100；位于衬底100上的第一测试板101和第二测试板102；位于所述第一测试板101和所述第二测试板102之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板101和第二测试板102电连接。
在本实施例中，若干所述测试线的数量为n，n条所述测试线包括第一测试线WL1至第n测试线WLn，所述n为自然数。
在本实施例中，所述第一测试线WL1至第n测试线WLn依次排列。
在其他实施例中，所述第一测试线WL1至第n测试线WLn也可以随机排列。
若干所述测试线的线宽依次增大。在本实施例中，自所述第一测试线WL1的线宽至第n测试线WLn的线宽依次增大。
在本实施例中，相邻所述测试线之间的间距相同。
所述若干测试线的材料相同；所述若干测试线的材料包括金属，所述金属包括：铜、铝、钨、钴、镍和钽中的一种或多种的组合。
在本实施例中，所述测试结构还包括：若干辅助线103，各所述辅助线103位于相邻测试线之间，所述辅助线103与相邻所述测试线、所述第一测试板101和所述第二测试板102之间均电隔离。
所述辅助线103用于在曝光形成若干所述测试线的图案时，所述辅助线103的图案能够提升测试线图案周围的图形密度，从而使得若干所述测试线的曝光图案的尺寸精准度更好，曝光精度提高，进而提升所述测试线的线宽精度。
在其他实施例中，能够不形成所述辅助线。
所述第一测试板101和所述第二测试板102的材料包括金属，所述金属包括：铜、铝、钨、钴、镍和钽中的一种或多种的组合。
在本实施例中，所述衬底100包括切割道区和器件区，所述第一测试板101、第二测试板102和若干测试线位于切割道上。
所述器件区用于形成器件结构。
所述测试结构具有第一测试板101和第二测试板102，以及位于所述第一测试板101和所述第二测试板102之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同。所述测试结构能够实现多宽度的测试线经过一次性平行测试就能得到温升电流的对应关系式，能够大大节约测试面积，同时提升测试效率。
请继续参考图1，所述测试结构的形成方法包括：提供衬底100；在衬底100上形成金属材料层(未图示)；刻蚀所述金属材料层，在衬底100切割道上形成第一测试板101和第二测试板102、以及形成位于所述第一测试板101和所述第二测试板102之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板101和第二测试板102电连接。
所述切割道上的测试结构和器件区上的器件结构同时形成。
图2至图4是本发明实施例中测试结构的测试方法流程图。
请参考图2，所述测试结构的测试方法，包括：
步骤S10：提供测试结构，所述测试结构包括：衬底；位于衬底上的第一测试板和第二测试板；位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板和第二测试板电连接；
步骤S20：在所述第一测试板和所述第二测试板之间施加电压，所述电压逐渐增大，直至若干所述测试线依次熔断；
步骤S30：在施加所述电压之后，获取所述第一测试板和第二测试板之间的测试电流。
通过在所述第一测试板和第二测试板之间加载电压，所述电压逐渐增大，从而依次获取若干所述测试线的熔断电流，再根据所述若干所述测试线的线宽和若干所述测试线的熔断电流，获取温升电流。所述方法能够实现多宽度的测试线经过一次性平行测试就能得到温升电流的对应关系式，能够大大节约测试面积，同时提升测试效率。
接下来，对各步骤进行分别说明。
请继续参考图2，执行步骤S10：提供测试结构，所述测试结构包括：衬底100；位于衬底100上的第一测试板101和第二测试板102；位于所述第一测试板101和所述第二测试板102之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板101和第二测试板102电连接。
所述测试结构的具体结构请参考图1所述的内容，在此不再赘述。
请继续参考图2，执行步骤S20：在所述第一测试板101和所述第二测试板102之间施加电压，所述电压逐渐增大，直至若干所述测试线依次熔断。
由于若干所述测试线的材料相同，从而若干所述测试线的熔断温度相同。
在本实施例中，自所述第一测试线WL1的线宽至第n测试线WLn的线宽依次增大。从而所述线宽依次减小的第n测试线WLn至第一测试线WL1依次熔断。
若干所述测试线在第一测试板101和第二测试板102之间平行排列，若干所述测试线的长度相同，在第一测试板101和第二测试板102之间加载电压时，若干所述测试线的电压相同，线宽较宽的测试线发热温度更大，即在长度一致的前提下，越宽的测试线其需要的电压更小即可达到相同的发热温度效果。从而所述线宽依次减小的第n测试线WLn至第一测试线WL1依次熔断。
在本实施例中，所述电压以一定的增量依次增大。
请继续参考图2，执行步骤S30：在施加所述电压之后，获取所述第一测试板101和第二测试板102之间的测试电流。
在所述测试线熔断之前，所述电压是持续增大的，所述测试电流也持续增加。
请继续参考图2，在本实施例中，还包括：执行步骤S40：根据所述测试电流，获取若干所述测试线的熔断电流。
根据所述测试电流，获取若干所述测试线的熔断电流的方法包括：当第i测试线熔断时，获取测试电流ITi，并获取测试电流的下降差值为Ii，且1≤i≤n，所述下降差值Ii为所述第i测试线的熔断电流。
在本实施例中，获取测试电流的下降差值之前，还包括：判断所述测试结构的电流ITi是否在预设范围内，以及所述测试结构的电流ITi的变小程度是否超过预设的幅度。
若所述测试结构的电流ITi在预设范围内，且所述测试结构的电流ITi的下降程度超过了预设的幅度，则获取测试电流的下降差值Ii。此时说明所述测试线被熔断，所述下降差值Ii为所述第i测试线的熔断电流。在所述测试线发生熔断时，所述测试结构的电流发生急剧下降。
若所述测试结构的电流ITi未在预设范围内，或者所述测试结构的电流ITi的下降程度未超过预设的幅度，则说明此时第i测试线还未熔断。
在本实施例中，所述第n测试线的熔断电流In的大小至所述第一测试线的熔断电流I1的大小依次减小。所述第n测试线熔断时的电压大小至所述第一测试线熔断时的电压大小依次增大。
若干所述测试线的加压和熔断过程的测试电流和电压的趋势请参考图5。
若干所述测试线的加压和熔断过程如下：在所述第一测试板101和第二测试板102之间的电压在逐步上升初期，监测到若干所述测试线的测试电流直线上升；一定电压上升后，最宽第n测试线WLn率先发热，阻值的变化导致测试电流开始不随电压线性上升，所述测试线的材料包括金属，所述测试电流随电压增大的斜率开始变小，而后其他测试线也随着电压的加大陆续处于焦耳发热阻值变大的状态；进一步加大电压，最宽第n测试线WLn开始率先发热达到熔断温度，第n测试线WLn熔断产生断路，监测到所述测试电流下降，电流下降前后差值记为第n测试线的熔断电流In；继续加大电压，量测到的测试电流上升直至第n-1测试线WLn-1发生熔断产生断路，测试电流即时下降差值记为第n-1测试线的熔断电流In-1；依次可得到第n-2测试线的熔断电流In-2直至第一测试线的熔断电流I1，其中有In>In-1>In>…>I3>I2>I1。
请继续参考图2，在本实施例中，还包括：执行步骤S50：根据所述若干所述测试线的线宽w和若干所述测试线的熔断电流In，获取温升电流Irms。
请参考图3，在本实施例中，根据所述若干所述测试线的线宽w和若干所述测试线的熔断电流In，获取温升电流Irms的方法包括：
步骤S501：获取所述测试线的熔断温度和环境温度的差值ΔT；
步骤S502：获取所述测试线的线宽w；
步骤S503：根据各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii，获取第一系数b和第二系数c，从而获取所述温升电流所述b为第一系数，所述c为第二系数。
获取温升电流Irms之后，根据所述温升电流Irms的规则进行器件的连线设计。
请参考图4，在本实施例中，根据各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii，获取第一系数b和第二系数c的方法包括：
步骤S5031：以所述测试线的线宽w为横坐标，以所述测试线对应的熔断电流Ii的平方为纵坐标，获取各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii的平方之间的拟合关系Ii 2＝ΔT(bw2+cw)；
步骤S5032：根据各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii的平方之间的拟合关系获取所述第一系数b和第二系数c。
各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii的平方之间的拟合关系如图6所示，获取各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii的平方之间的拟合关系Ii 2＝ΔT(bw2+cw)，即获得了所述第一系数b和第二系数c。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (17)
1.一种测试结构，其特征在于，包括：
衬底；
位于衬底上的第一测试板和第二测试板；
位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板和第二测试板电连接。
2.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，若干所述测试线的线宽依次增大。
3.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，相邻所述测试线之间的间距相同。
4.如权利要求3所述的测试结构，其特征在于，还包括：若干辅助线，各所述辅助线位于相邻测试线之间，所述辅助线与相邻所述测试线、所述第一测试板和所述第二测试板之间均电隔离。
5.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述若干测试线的材料相同；所述若干测试线的材料包括金属，所述金属包括：铜、铝、钨、钴、镍和钽中的一种或多种的组合。
6.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一测试板和所述第二测试板的材料包括金属，所述金属包括：铜、铝、钨、钴、镍和钽中的一种或多种的组合。
7.如权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述衬底包括切割道区和器件区，所述第一测试板、第二测试板和若干测试线位于切割道上。
8.一种测试结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在衬底上形成第一测试板和第二测试板、以及形成位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板和第二测试板电连接。
9.一种测试结构的测试方法，其特征在于，包括：
提供测试结构，所述测试结构包括：衬底；位于衬底上的第一测试板和第二测试板；位于所述第一测试板和所述第二测试板之间的若干测试线，若干所述测试线的线宽互不相同，若干所述测试线平行排列，且若干所述测试线的两端分别与所述第一测试板和第二测试板电连接；
在所述第一测试板和所述第二测试板之间施加电压，所述电压逐渐增大，直至若干所述测试线依次熔断；
在施加所述电压之后，获取所述第一测试板和第二测试板之间的测试电流。
10.如权利要求9所述的测试结构的测试方法，其特征在于，还包括：根据所述测试电流，获取若干所述测试线的熔断电流；根据所述若干所述测试线的线宽和若干所述测试线的熔断电流，获取温升电流。
11.如权利要求10所述的测试结构的测试方法，其特征在于，若干所述测试线的数量为n，n条所述测试线包括第一测试线至第n测试线，所述n为自然数；自所述第一测试线的线宽至第n测试线的线宽依次增大。
12.如权利要求11所述的测试结构的测试方法，其特征在于，所述第n测试线至第一测试线依次熔断；根据所述测试电流，获取若干所述测试线的熔断电流的方法包括：当第i测试线熔断时，获取测试电流ITi，并获取测试电流的下降差值为Ii，且1≤i≤n，所述下降差值Ii为所述第i测试线的熔断电流。
13.如权利要求12所述的测试结构的测试方法，其特征在于，获取测试电流的下降差值之前，还包括：判断所述测试结构的电流是否在预设范围内，以及所述测试结构的电流的变小程度是否超过预设的幅度；若所述测试结构的电流在预设范围内，且所述测试结构的电流的下降程度超过了预设的幅度，则获取测试电流的下降差值。
14.如权利要求12所述的测试结构的测试方法，其特征在于，所述第n测试线的熔断电流In的大小至所述第一测试线的熔断电流I1的大小依次减小。
15.如权利要求10所述的测试结构的测试方法，其特征在于，若干所述测试线的熔断温度相同。
16.如权利要求15所述的测试结构的测试方法，其特征在于，根据所述若干所述测试线的线宽和若干所述测试线的熔断电流，获取温升电流的方法包括：获取所述测试线的熔断温度和环境温度的差值ΔT；获取所述测试线的线宽w；根据各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii，获取第一系数b和第二系数c，从而获取所述温升电流所述b为第一系数，所述c为第二系数。
17.如权利要求16所述的测试结构的测试方法，其特征在于，根据各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii，获取第一系数b和第二系数c的方法包括：以所述测试线的线宽w为横坐标，以所述测试线对应的熔断电流Ii的平方为纵坐标，获取各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii的平方之间的拟合关系Ii 2＝ΔT(bw2+cw)；根据各所述测试线的线宽w及其对应的熔断电流Ii的平方之间的拟合关系获取所述第一系数b和第二系数c。
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