CN203774318U - 应力迁移测试结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种应力迁移测试结构，包括n层堆叠的互连层，相邻两层的所述互连层之间通过通孔相连，每层所述互连层均包括用于应力迁移测试的测试连接端。本实用新型的测试结构在测试时，连接第一层所述互连层的测试连接端和最后一层所述互连层的测试连接端，如果测试结果表明出现应力迁移，则依次连接每两相邻所述互连层的测试连接端，定位问题通孔的位置，所以，只需要一个所述应力迁移测试结构，就可以定位问题通孔的位置，节约晶圆的面积。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造业中的可靠性(Reliability)领域，特别是涉及一种应力迁移测试结构。
背景技术
应力迁移(Stress Migration，简称SM)是造成半导体器件失效的一个重要原因，故在进行半导体器件的可靠性评估中，应力迁移测试是评价金属互连线可靠性重要的测试项目之一。应力迁移是在一定温度下，由于各种材料热膨胀系数不同，所以在不同的材料间形成应力，从而使金属互连线或者通孔中晶粒间的小空隙向应力集中的地方聚集形成空洞的物理现象。应力迁移形成的空洞到达一定程度就使集成电路中的金属互连线发生断路，从而造成器件的失效。
在现有技术中，应力迁移测试结构主要有两种：单通孔(single via)结构和堆叠通孔(stack via)结构。其中，单通孔结构测试的是在SM作用下两层相邻互连层之间的通孔(via)互联情况，其缺点是如果要检查所有相邻互连层之间的通孔(via)互联情况，就要为每两相邻互连层制备专门的单通孔结构，这就占用了太多晶圆(wafer)上的宝贵面积，同时也增加了光罩的制作成本；堆叠通孔结构可以同时检测在SM作用下不同互连层之间的通孔(via)互联情况，它的缺点是堆叠通孔结构出现失效后，无法定位到底是哪两层互连层之间的通孔(via)出现了问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种应力迁移测试结构，能够克服现有技术中两种测试结构的缺点，不但可以节约晶圆的面积，并且可以定位问题通孔的位置。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种应力迁移测试结构，包括n层堆叠的互连层，相邻两层的所述互连层之间通过通孔相连，每层所述互连层均包括用于应力迁移测试的测试连接端，其中，n为正整数，且n≥3。
进一步的，所述测试连接端包括电压测试端和电流测试端，所述互连层还包括用于连接通孔的通孔连接端，所述电压测试端的一端与所述通孔连接端相连，所述电流测试端的一端与所述通孔连接端相连。
进一步的，所述电压测试端和电流测试端均为条形，且相互垂直排列。
进一步的，第i层所述互连层的通孔连接端与第i+1层所述互连层的通孔连接端通过第i通孔相连，其中，1≤i≤n-1。
进一步的，第i层所述互连层的电压测试端与第i+1层所述互连层的电压测试端分别位于所述第i所述通孔相对的两侧，第i层所述互连层的电流测试端与第i+1层所述互连层的电流测试端分别位于所述第i所述通孔相对的两侧。
进一步的，每一所述电压测试端的另一端还连接一电压垫片，每一所述电流测试端的另一端还连接一电流垫片。
进一步的，所述第1层所述互连层的电压垫片和电流垫片与第n层所述互连层的电流垫片和电压垫片相对于所述第n-1通孔对称排列。
进一步的，所有的电压垫片和所述电流垫片依次排列成一条直线。
进一步的，连接同一层所述互连层的所述电压垫片和所述电流垫片相邻排列。
进一步的，所有的所述通孔在所述互连层堆叠的方向上排列成一条直线。
与现有技术相比，本实用新型提供的应力迁移测试结构具有以下优点：
在本实用新型提供的应力迁移测试结构中，该测试结构包括n层堆叠的互连层，相邻两层的所述互连层之间通过通孔相连，每层所述互连层均包括用于应力迁移测试的测试连接端，与现有技术相比，所述应力迁移测试结构在测试时，连接第一层所述互连层的测试连接端和最后一层所述互连层的测试连接端，如果测试结果表明出现应力迁移，则依次连接每两相邻所述互连层的测试连接端，定位问题通孔的位置，所以，只需要一个所述应力迁移测试结构，就可以定位问题通孔的位置，节约晶圆的面积。
附图说明
图1为本实用新型一实施例中应力迁移测试结构的俯视图；
图2为图1沿剖开线A-A’的剖面图；
图3为图1沿剖开线B-B’的剖面图。
图4为本实用新型一实施例中电压垫片和电流垫片的排列示意图；
图5为本实用新型另一实施例中应力迁移测试结构的俯视图；
图6为本实用新型另一实施例中电压垫片和电流垫片的排列示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本实用新型的应力迁移测试结构进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型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、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
本实用新型的核心思想在于，提供一种应力迁移测试结构，包括n层堆叠的互连层，相邻两层的所述互连层之间通过通孔相连，每层所述互连层均包括用于应力迁移测试的测试连接端。所述应力迁移测试结构在测试时，连接第一层所述互连层的测试连接端和最后一层所述互连层的测试连接端，如果测试结果表明出现应力迁移，则依次连接每两相邻所述互连层的测试连接端，定位问题通孔的位置，所以，只需要一个所述应力迁移测试结构，就可以定位问题通孔的位置，节约晶圆的面积。
以下列举所述集成电路中应力迁移测试结构的几个实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
以下请参考图1-图4来具体说明本实用新型一实施例中的应力迁移测试结构，其中，图1为本实用新型一实施例中应力迁移测试结构的俯视图；图2为图1沿剖开线A-A’的剖面图；图3为图1沿剖开线B-B’的剖面图。图4为本实用新型一实施例中电压垫片和电流垫片的排列示意图。
在本实施例中，所述应力迁移测试结构包括n层堆叠的互连层，分别为第1互连层M1、第2互连层M2、第3互连层M3、至第n互连层Mn，在本实施例中，第1互连层M1位于第一金属层(即连接接触孔concact的互连层)，第n互连层Mn为顶层金属层(Top metal)，但是，所述应力迁移测试结构并不限于上述结构，只要包括n层堆叠的互连层即可。其中，n为正整数，且n≥3，例如n可以取4、5、6、7、10等等，具体可以根据需要进行设置。
相邻两层的所述互连层之间通过通孔相连，例如，第1互连层M1和第2互连层M2之间通过通孔V1相连，第2互连层M2和第3互连层M3之间通过通孔V2相连，…第n-1互连层Mn-1和第n互连层Mn之间通过通孔Vn-1相连，如图2所示。
每层所述互连层均包括用于应力迁移测试的测试连接端。较佳的，所述测试连接端包括电压测试端和电流测试端，所述互连层还包括用于连接通孔的通孔连接端，所述电压测试端的一端与所述通孔连接端相连，所述电流测试端的一端与所述通孔连接端相连。
例如，在第1互连层M1中，所述测试连接端包括电压测试端F1和电流测试端S1，第1互连层M1还包括用于连接通孔的通孔连接端C1，所述电压测试端F1的一端与所述通孔连接端C1相连，所述电流测试端S1的一端与所述通孔连接端C1相连；在第2互连层M2中，所述测试连接端包括电压测试端F2和电流测试端S2，第2互连层M2还包括用于连接通孔的通孔连接端C2，所述电压测试端F2的一端与所述通孔连接端C2相连，所述电流测试端S2的一端与所述通孔连接端C2相连；在第3互连层M3中，所述测试连接端包括电压测试端F3和电流测试端S3，第3互连层M3还包括用于连接通孔的通孔连接端C3，所述电压测试端F3的一端与所述通孔连接端C3相连，所述电流测试端S3的一端与所述通孔连接端C3相连；在第n-1互连层Mn-1中，所述测试连接端包括电压测试端Fn-1和电流测试端Sn-1，第n-1互连层Mn-1还包括用于连接通孔的通孔连接端Cn-1，所述电压测试端Fn-1的一端与所述通孔连接端Cn-1相连，所述电流测试端Sn-1的一端与所述通孔连接端Cn-1相连；在第n互连层Mn中，所述测试连接端包括电压测试端Fn和电流测试端Sn，第n互连层Mn还包括用于连接通孔的通孔连接端Cn，所述电压测试端Fn的一端与所述通孔连接端Cn相连，所述电流测试端Sn的一端与所述通孔连接端Cn相连。
其中，第i层所述互连层的通孔连接端与第i+1层所述互连层的通孔连接端通过第i通孔相连，其中，1≤i≤n-1。例如，所述通孔连接端C1通过第1通孔V1与所述通孔连接端C2连接；所述通孔连接端C2通过第2通孔V2与所述通孔连接端C3连接；所述通孔连接端Cn-1通过第n-1通孔Vn-1与所述通孔连接端Cn连接，从而实现n层堆叠的互连层之间的互连。
在本实施例中，所述电压测试端和电流测试端均为条形，且相互垂直排列。如图1所示，在第n互连层Mn中，所述电压测试端Fn和电流测试端Sn相互垂直。
较佳的，第i层所述互连层的电压测试端与第i+1层所述互连层的电压测试端分别位于所述第i所述通孔相对的两侧，第i层所述互连层的电流测试端与第i+1层所述互连层的电流测试端分别位于所述第i所述通孔相对的两侧，方便链路的设计。以第n-1层所述互连层和第n层所述互连层为例，所述电压测试端Fn-1和电压测试端Fn分别位于所述第n-1所述通孔相对的两侧，所述电流测试端Sn-1和电流测试端Sn分别位于所述第n-1所述通孔相对的两侧，如图1所示。
在本实施例中，所有的所述通孔在所述互连层堆叠的方向上排列成一条直线，如图2和图3所示，可以有效地节约空间，但是，所述通孔的排列也可以部位与同一条直线，亦在本实用新型的思想范围之内。
较佳的，每一所述电压测试端的另一端还连接一电压垫片，每一所述电流测试端的另一端还连接一电流垫片。例如，所述电压测试端F1的另一端连接第一电压垫片PF1，所述电流测试端S1的另一端连接第一电流垫片PS1，所述电压测试端F2的另一端连接第二电压垫片PF2，所述电流测试端S2的另一端连接第二电流垫片PS2，以此类推，所述电压测试端Fn的另一端连接第n电压垫片PFn，所述电流测试端Sn的另一端连接第n电流垫片PSn。其中，所述电压垫片和电流垫片一般位于绝缘保护层(Passvasion)，且所述电压测试端与所述电压垫片的连接方式，以及所述电流测试端和所述电流垫片的连接方式，为本领域的普通技术人员可以理解的，在此不作赘述。
在本实施例中，所述第1层所述互连层的电压垫片PF1和电流垫片PS1与第n层所述互连层的电流垫片PSn和电压垫片PFn相对于所述第n-1通孔Vn-1对称排列，如图4所示，可以方便进行测试，其余的所述电流测试端和电压垫片的分布不作具体限制，只要可以方便进行测试即可。在本实施例中，所述第1电压垫片PF1、第1电流垫片PS1、所述第n-1通孔Vn-1、第n电流垫片PSn、第n电压垫片PFn在晶圆上依次排列。在本实用新型的其它实施例中，还可以所述第1电流垫片PS1、第1电压垫片PF1、所述第n-1通孔Vn-1、第n电压垫片PFn、第n电流垫片PSn在晶圆上依次排列
当然，所述应力迁移测试结构还可以包括电介质等必要的部件，此为本领域的公知常识，在此不作赘述。
在本实施例中，所述应力迁移测试结构在测试时，首先，测试笔先接触第一电压垫片PF1、第一电流垫片PS1、第n电压垫片PFn、第n电流垫片PSn，对整个所述应力迁移测试结构进行检测，如果测试结果表明出现应力迁移，则依次连接每两相邻所述互连层的测试连接端(例如，连接第一电压垫片PF1、第一电流垫片PS1、第2电压垫片PF2、第2电流垫片PS2；连接第2电压垫片PF2、第2电流垫片PS2、第3电压垫片PF3、第3电流垫片PS3等等)，定位问题通孔的位置，所以，只需要一个所述应力迁移测试结构，就可以定位问题通孔的位置，节约晶圆的面积。
本实用新型的较佳实施例如上所述，但是，本实用新型的内容并不限于上述实施例。例如，第i层所述互连层的电压测试端与第i+1层所述互连层的电压测试端并不限于分别位于所述第i所述通孔相对的两侧，第i层所述互连层的电流测试端与第i+1层所述互连层的电流测试端并不限于分别位于所述第i所述通孔相对的两侧，如图5所示，以第n-1层所述互连层和第n层所述互连层为例，第n层所述互连层的电压测试端Fn与电流测试端Sn分别位于所述第n-1所述通孔相对的两侧，第n-1层所述互连层的电压测试端Fn-1与电流测试端Sn-1分别位于所述第n-1所述通孔相对的两侧，第n层所述互连层的电压测试端Fn与第n-1层所述互连层的电压测试端Fn-1垂直排列，亦在本实用新型的思想范围之内；
另外，所有的电压垫片和所述电流垫片可以依次排列成一条直线，如图6所示，具体的，第2电压垫片PF2、第2电流垫片PS2至第n-1电压测试端Fn-1和第n-1电流测试端Sn-1与所述第1电流垫片PS1、第1电压垫片PF1、所述第n-1通孔Vn-1、第n电压垫片PFn、第n电流垫片PSn在同一直线，但排列的顺序不作具体的限制，亦在本实用新型的思想范围之内。较佳的，连接同一层所述互连层的所述电压垫片和所述电流垫片相邻排列。
综上所述，本实用新型提供一种应力迁移测试结构，包括n层堆叠的互连层，相邻两层的所述互连层之间通过通孔相连，每层所述互连层均包括用于应力迁移测试的测试连接端。与现有技术相比，本实用新型提供的含有偏压温度不稳定性测试电路具有以下优点：
所述应力迁移测试结构在测试时，连接第一层所述互连层的测试连接端和最后一层所述互连层的测试连接端，如果测试结果表明出现应力迁移，则依次连接每两相邻所述互连层的测试连接端，定位问题通孔的位置，所以，只需要一个所述应力迁移测试结构，就可以定位问题通孔的位置，节约晶圆的面积。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种应力迁移测试结构，其特征在于，包括n层堆叠的互连层，相邻两层的所述互连层之间通过通孔相连，每层所述互连层均包括用于应力迁移测试的测试连接端，其中，n为正整数，且n≥3。
2.如权利要求1所述的应力迁移测试结构，其特征在于，所述测试连接端包括电压测试端和电流测试端，所述互连层还包括用于连接通孔的通孔连接端，所述电压测试端的一端与所述通孔连接端相连，所述电流测试端的一端与所述通孔连接端相连。
3.如权利要求2所述的应力迁移测试结构，其特征在于，所述电压测试端和电流测试端均为条形，且相互垂直排列。
4.如权利要求2所述的应力迁移测试结构，其特征在于，第i层所述互连层的通孔连接端与第i+1层所述互连层的通孔连接端通过第i通孔相连，其中，1≤i≤n-1。
5.如权利要求4所述的应力迁移测试结构，其特征在于，第i层所述互连层的电压测试端与第i+1层所述互连层的电压测试端分别位于所述第i所述通孔相对的两侧，第i层所述互连层的电流测试端与第i+1层所述互连层的电流测试端分别位于所述第i所述通孔相对的两侧。
6.如权利要求2所述的应力迁移测试结构，其特征在于，每一所述电压测试端的另一端还连接一电压垫片，每一所述电流测试端的另一端还连接一电流垫片。
7.如权利要求6所述的应力迁移测试结构，其特征在于，所述第1层所述互连层的电压垫片和电流垫片与第n层所述互连层的电流垫片和电压垫片相对于所述第n-1通孔对称排列。
8.如权利要求6所述的应力迁移测试结构，其特征在于，所有的电压垫片和所述电流垫片依次排列成一条直线。
9.如权利要求8所述的应力迁移测试结构，其特征在于，连接同一层所述互连层的所述电压垫片和所述电流垫片相邻排列。
10.如权利要求1所述的应力迁移测试结构，其特征在于，所有的所述通孔在所述互连层堆叠的方向上排列成一条直线。
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