CN201017877Y - 一种便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，涉及半导体测试结构。所述的通孔链结构具有N层金属，从底层到顶层依次标号为M1，M2，…，MN，除底层M1和顶层MN外的其余金属层Mn的两端分别通过通孔Vn－1和Vn连接至金属层Mn－1和Mn+1，其中，2≤n≤N－1，n为整数；顶层金属MN的两端均通过通孔VN－1连接至金属层MN－1；底层金属M1的至少一端通过通孔V1连接至金属层M2。采用本实用新型的通孔链结构，不仅能一次检测多个金属层间的通孔性能，还能快速识别失效通孔的位置，从而有效提高测试效率。

Description

一种便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构
技术领域
本实用新型涉及半导体测试结构，尤其涉及一种便于可靠性测试的通孔链结构。
背景技术
在半导体器件制造过程中，需要对金属层间的通孔(Via)进行可靠性测试，如：热应力迁移(stressmigration，SM)测试、电子迁移(electromigration，EM)测试等，以判断该通孔的制作是否达到工艺要求。
传统的测试方法是在晶圆上芯片单元(die)间的空隙处制作如图1、图2所示的通孔链(via chain)结构，并在通孔链的两端施加测试信号，根据得到的反馈信号判断通孔性能的好坏。图1为通孔链结构的主视图，其具有两层金属(上层金属UM和下层金属BM)和数个通孔V，上下两层金属UM和BM间必须通过通孔V连接。整个通孔链盘绕成连续的“S”型，其俯视结构如图2所示。
然而，采用传统的通孔链结构只能测试某两层金属间的通孔性能，对于具有多个金属层(例如5个)的产品，必须搭建4个这样的通孔链结构才能完成每两层金属间的通孔可靠性测试。根据不同的测试要求，每做一组测试可能需要花费168小时、500小时、或者1000小时，重复4次的话就需要花费4倍的时间，无论在人力还是物力上都是一种极大的浪费。此外，采用现有方法进行通孔可靠性测试时，由于测试信号只能施加于整个通孔链的头尾两端，因此，当工作人员发现测试结果不符合要求时，对失效通孔位置的排查也有相当大的困难，同样降低了测试效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，不仅能一次检测多个金属层间的通孔性能，还能快速识别失效通孔的位置，从而有效提高测试效率。
为了达到上述的目的，本实用新型提供一种便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，所述的通孔链结构具有N层金属，从底层到顶层依次标号为M1，M2，...，MN，除底层M1和顶层MN外的其余金属层Mn的两端分别通过通孔Vn-1和Vn连接至金属层Mn-1和Mn+1，其中，2≤n≤N-1，n为整数；顶层金属MN的两端均通过通孔VN-1连接至金属层MN-1；底层金属M1的至少一端通过通孔V1连接至金属层M2。
在上述的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构中，N为大于2的整数。
在上述的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构中，所述的通孔链盘绕成连续的“S”型。
在上述的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构中，通孔链头尾两端的底层金属M1仅有一端通过通孔V1连接至金属层M2，另一端不连接通孔；其余底层金属M1的两端均通过通孔V1连接至金属层M2。
在上述的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构中，金属层上还可设置供可靠性测试使用的接点。
本实用新型提供的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，采用了阶梯式的连接方法，在一个通孔链中包含了多个金属层及相应的连接通孔，通过在金属层上设置测试接点，可方便地测量任意两层或多层金属间的通孔性能，此外，当测试数据发生异常时，还可通过逐段检测来快速排查失效通孔的所在，大大提高了测试效率。
附图说明
本实用新型的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构由以下的实施例及附图给出。
图1为现有的通孔链结构的主视图；
图2为现有的通孔链结构的俯视图；
图3为本实用新型的阶梯式通孔链结构的主视图；
图4为本实用新型的阶梯式通孔链结构的俯视图。
具体实施方式
以下将对本实用新型的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构作进一步的详细描述。
请参阅图3、图4，本实用新型的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，具有N层金属，从底层到顶层依次标号为M1，M2，...，MN，底层M1和第二层金属M2间通过通孔V1连接，第二层M2和第三层金属M3(图未示)之间通过通孔V2连接，依此类推，第N-1层MN-1和顶层金属MN之间通过通孔VN-1连接。由于每一层金属都有其特性，因此，用于连接相邻两层金属的通孔也具有不同的性能。
整个通孔链采用阶梯式的连接结构，除底层M1和顶层金属MN外的其余金属层Mn(2≤n≤N-1，n为整数)的两端分别通过通孔Vn-1和Vn连接至金属层Mn-1和Mn+1；顶层金属MN的两端均通过通孔VN-1连接至金属层MN-1。整个通孔链从M1依次连接至MN，再从MN依次连接至M1，如此循环，并使整体的形状盘绕成连续的“S”型以减小空间尺寸(如图4所示)。处于通孔链头尾两端的底层金属M1仅有一端通过通孔V1连接至金属层M2，其余M1的两端均通过通孔V1连接至金属层M2。
为了方便通孔的可靠性测试，还可在相应的金属层上设置测试用接点(pad)。例如，当需要测试第Mn和Mn+1层间的通孔Vn的性能时，只需在金属层Mn和Mn+1上设置测试接点，即可获取相应的测试数据；当需要同时测试多层金属间的通孔性能时，只需将测试接点跨设在任意两层金属之间，即可达到一次测量的目的，而不必逐层测试，大大缩短了测试时间。
采用本实用新型的阶梯式通孔链结构，除了能够一次测量多层金属间的通孔性能外，在故障排查上也有一定的优势。当发现测试数据异常时，可通过减小测试接点间的跨度，逐段检测来快速排查失效通孔的所在，有效提高了测试效率。

Claims (5)

1.一种便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，其特征在于：所述的通孔链结构具有N层金属，从底层到顶层依次标号为M1，M2，...，MN，除底层M1和顶层MN外的其余金属层Mn的两端分别通过通孔Vn-1和Vn连接至金属层Mn-1和Mn+1，其中，2≤n≤N-1，n为整数；顶层金属MN的两端均通过通孔VN-1连接至金属层MN-1；底层金属M1的至少一端通过通孔V1连接至金属层M2。
2.如权利要求1所述的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，其特征在于：N为大于2的整数。
3.如权利要求1所述的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，其特征在于：所述的通孔链盘绕成连续的“S”型。
4.如权利要求3所述的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，其特征在于：通孔链头尾两端的底层金属M1仅有一端通过通孔V1连接至金属层M2，另一端不连接通孔；其余底层金属M1的两端均通过通孔V1连接至金属层M2。
5.如权利要求1所述的便于可靠性测试的阶梯式通孔链结构，其特征在于：金属层上还可设置供可靠性测试使用的接点。
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