CN212540578U

CN212540578U - 一种测试结构

Info

Publication number: CN212540578U
Application number: CN202021091201.4U
Authority: CN
Inventors: 王志强
Original assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Current assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2030-06-12

Abstract

本申请提供了一种测试结构，包括金属线，金属线具有第一端和第二端，分别用于连接电流源的正极和负极，金属线上还可以包括与第二端距离在预设距离范围内的第一电势测试端，第一电势测试端用于连接第一电势测试设备，金属线的第二端还用于连接第二电势测试设备。也就是说，由于金属线中电流的存在，金属线两端存在电势差，此时电势较低的一端容易由于电迁移效应产生空洞，本申请实施例中，可以仅测试第一电势测试端和第二电势测试端之间的电阻，而不必测试整个金属线的电阻，得到的电阻更小，其由于电迁移效应产生的电阻的变化也更明显，从而提高电迁移测试的敏感度和准确性。

Description

一种测试结构

技术领域

本申请涉及半导体器件领域，尤其涉及一种测试结构。

背景技术

电迁移效应是指，金属线在电流和温度作用下产生的金属迁移现象，对于一段金属线而言，电子从阴极向阳极移动，从外部体现为电流从阳极流向阴极，然而，大量电子碰撞金属原子，会使金属原子沿着电子的方向移动，从而使金属线的某些部位出现空洞，而另一些部位有金属堆积出现小丘。随着芯片的集成度越来越高，金属线变得更细，电迁移现象的影响也更加明显，甚至于，会导致金属线断裂影响器件性能。

因此，可以对金属线进行电迁移测试，以提高半导体器件的可靠性，目前的测试结构，不容易得到准确的测试结果。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种测试结构，提高测试结果的准确性。

为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：

本申请实施例提供了一种测试结构，包括：

金属线，所述金属线的第一端用于连接电流源的正极，所述金属线的第二端用于连接所述电流源的负极；

所述金属线上还包括与所述第二端距离在预设距离范围内的第一电势测试端，所述第一电势测试端用于连接第一电势测试设备，所述金属线的第二端还用于连接第二电势测试设备。

可选的，所述测试结构还包括：

与所述金属线位于同一层的第一引出端和第二引出端；所述第一引出端用于连接所述电流源的正极，所述第二引出端用于连接所述电流源的负极；

与所述金属线位于不同层的第一连接垫和第二连接垫；

其中，所述第一引出端和所述第一连接垫利用其间的第一互连线连接，所述第二引出端和所述第二连接垫利用其间的第二互连线连接，所述第一连接垫和所述第一端利用其间的第三互连线连接，所述第二连接垫和所述第二端利用其间的第四互连线连接。

可选的，所述第一互连线、所述第二互连线、所述第三互连线和/或所述第四互连线为多个，多个所述第一互连线并联，多个所述第二互连线并联，多个所述第三互连线并联，多个所述第四互连线并联。

可选的，所述测试结构还包括：

与所述金属线位于不同层的第三引出端和第四引出端，所述第三引出端用于连接所述电流源的正极，所述第四引出端用于连接所述电流源的负极；

其中，所述第三引出端和所述第一端利用其间的第五互连线连接，所述第四引出端和所述第二端利用其间的第六互连线连接。

可选的，所述第一电势测试端利用从所述金属线上引出的引出线连接所述第一电势测试设备。

可选的，所述金属线的长度为200～800微米。

可选的，所述预设距离范围为0.1～50微米。

可选的，所述预设距离范围为0.1～1微米。

可选的，所述金属线为铜工艺连线或铝工艺连线。

可选的，所述第一端还用于连接第三电势测试设备。

相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

基于以上技术方案可知，本申请提供了一种测试结构，包括金属线，金属线具有第一端和第二端，分别用于连接电流源的正极和负极，金属线上还可以包括与第二端距离在预设距离范围内的第一电势测试端，第一电势测试端用于连接第一电势测试设备，金属线的第二端还用于连接第二电势测试设备。也就是说，由于金属线中电流的存在，金属线两端存在电势差，此时电势较低的一端容易由于电迁移效应产生空洞，因此可以在金属线上设置第一电势测试端，将金属线的第二端作为第二电势测试端，分别连接第一电势测试设备和第二电势测试设备，这样可以根据金属线中的电流以及第一电势测试端和第二电势测试端的电势差确定第一电势测试端和第二电势测试端的电阻，也就是说，本申请实施例中，可以仅测试第一电势测试端和第二电势测试端之间的电阻，而不必测试整个金属线的电阻，得到的电阻更小，其由于电迁移效应产生的电阻的变化也更明显，从而提高电迁移测试的敏感度和准确性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种测试结构的示意图；

图2和图3为本申请实施例提供的另一种测试结构的示意图；

图4和图5为本申请实施例提供的又一种测试结构的示意图。

具体实施方式

目前，集成电路领域通常会对其金属互联线进行电迁移测试，以得到金属线的性能以及可适用的场景。具体的，可以对金属线通过恒定电流源施加恒定电流，通过测量得到的金属线两端的电势差以及金属线通过的电流计算得到金属线的电阻，若金属线中某些部位出现空洞，该部位的电阻会变大，因此可以通过金属线的整体电阻的变化可以体现金属线的电迁移特性。

然而，电迁移现象通常只会在较长的金属线内才会产生，而目前业界的测试结构是通过监测被测试金属线的整体电阻变化来表征电迁移效应。但是由于金属线很长，那么其整体的电阻较大。当电迁移效应导致金属线的电阻变化较小时，而由于金属线的较大的整体电阻，其电阻变化就不易观察。例如电迁移现象并未导致金属线Cu/Al材料部分断开时，金属线的电阻在小范围内有一定的增长，但是这种增长相对于金属线的较大的整体电阻而言并不明显。

也就是说，这种利用金属线的整体电阻变化来体现电迁移效应的方法中，不容易识别出微小的电阻变化，因此容易导致对金属线的电迁移测试不敏感。

基于以上技术问题，本申请提供了一种测试结构，设置了不同于业界标准的测试结构的电势测试端。具体的，测试结构可以包括金属线，金属线具有第一端和第二端，分别用于连接电流源正负极，金属线上还可以包括与第二端距离在预设距离范围内的第一电势测试端，第一电势测试端用于连接第一电势测试设备，金属线的第二端还用于连接第二电势测试设备。也就是说，由于金属线中电流的存在，金属线两端存在电势差，此时电势较低的一端容易由于电迁移效应产生空洞，因此可以在金属线上设置第一电势测试端，将金属线的第二端作为第二电势测试端，分别连接第一电势测试设备和第二电势测试设备，这样可以根据金属线中的电流以及第一电势测试端和第二电势测试端的电势差确定第一电势测试端和第二电势测试端的电阻，也就是说，本申请实施例中，可以仅测试第一电势测试端和第二电势测试端之间的电阻，而不必测试整个金属线的电阻，得到的电阻更小，其由于电迁移效应产生的电阻的变化也更明显，从而提高电迁移测试的敏感度和准确性。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

本申请实施例提供了一种测试结构，参考图1所示，为本申请实施例提供的一种测试结构的示意图，其中，测试结构可以包括：

金属线100，金属线100的第一端用于连接恒定电流源的正极(F+)，金属线100的第二端用于连接恒定电流源的负极(F-)，这样金属线100中会有恒定电流通过，电流从第一端流向第二端，而金属线100内部，有电子从第二端(F-)流向第一端(F+)，会由于电迁移效应在第二端附近产生空洞。

在金属线100上还可以包括与第二端的距离在预设距离范围内的第一电势测试端，第一电势测试端用于连接第一电势测试设备(S+')，从而对第一电势测试端的电势进行测量，金属线100的第二端可以作为第二电势测试端，用于连接第二电势测试设备(S-)，从而对第二端的电势进行测量，这样根据第一电势测试端的电势和第二电势测试端的电势，可以确定出第一电势测试端和第二电势测试端的电势差，进而基于电流源产生的电流，以及第一电势测试端和第二电势测试端的电势差，进行第一电势测试端和第二电势测试端的电阻的计算。

具体的，第一电势测试端可以利用金属线100上引出的引出线200连接第一电势测试设备(S+')，金属线100上的引出线200与金属线100连接，且凸出金属线100，其与金属线100属于同层金属线。

本申请实施例中，在金属线100中出现电迁移现象时，金属线100在第二端附近局部出现空洞(Void)，从而使得第一端至第二端的金属线的阻值发生变化，而第二端附件出现的孔洞也在第一电势测试端和第二电势测试端之间，因此第一电势测试端和第二电势测试端之间的金属线的阻值也会发生变化，因此，可以利用第一电势测试端和第二电势测试端之间的金属线的阻值体现金属线第二端附近的空洞。

在本申请实施例中，金属线100可以是集成电路中铜工艺连线，也可以是集成电路中铝工艺连线。金属线100的长度可以为200～800微米，因此金属线100会较为容易产生电迁移现象，预设距离范围可以为0.1～50微米，即第一电势测试端和第二端(第二电势测试端)的距离范围可以为0.1～50微米，这是因为，在该距离范围内的金属线100是较容易出现空洞甚至导致断裂的，这样出现空洞的位置处于第一电势测试端和第二端(第二电势测试端)之间，通过第一电势测试端和第二端(第二电势测试端)之间的金属线100的电阻，可以体现金属线100中的空洞的状态，进而体现金属线100内部的电迁移效应。优选的，预设距离范围可以为0.1～1微米。

此外，还可以将金属线100的第一端作为第三电势测试端，连接第三电势测试设备(S+)，以得到第一端的电势，这样，根据第一端(第三电势测试端)和第二端的电势差，可以计算金属线100的整体电阻，根据第一端(第三电势测试端)和第一电势测试端的电势差，可以计算第一端(第三电势测试端)和第一电势测试端之间的金属线100的电阻，从而较全面的分析金属线100的不同部位的电阻特性。

作为一种可能的实施方式，测试结构还可以包括与金属线100位于同一层的第一引出端401和第二引出端402，以及与金属线100位于不同层的第一连接垫301和第二连接垫302，第一引出端401可以连接电流源的正极(F+)，第二引出端402可以连接电流源的负极(F-)。参考图2和图3所示，为本申请实施例提供的另一种测试结构的示意图，其中，图2所示为测试结构的俯视图，图3所示为测试结构的正视图，其中，金属线100可以位于第一连接垫301和第二连接垫302的上方，当然，在其他实施例中，金属线100也可以位于第一连接垫301和第二连接垫302的下方(图未示出)。

这样，第一引出端401和第一连接垫301可以通过其间的第一互连线501连接，第一连接垫301和第一端可以通过其间的第三互连线503连接，也就是说，第一端和第一引出端401可以通过第一互连线501、第一连接垫301和第三互连线503连接，而使第一端连接电流源的正极(F+)；同理，第二引出端402和第二连接垫302可以通过其间的第二互连线502连接，第二连接垫302和第二端可以通过其间的第四互连线504连接，也就是说，第二端和第二引出端402可以通过第二互连线502、第二连接垫302和第四互连线504连接，而使第二端连接电流源的负极(F-)。

其中，第一互连线501、第二互连线502、第三互连线503和第四互连线504均可以为一个或多个，其中，多个第一互连线501并联，多个第二互连线502并联，多个第三互连线503并联，多个第四互连线504并联。

作为另一种可能的实施方式，测试结构还可以包括：与金属线位于不同层的第三引出端701和第四引出端702，第三引出端701用于连接电流源的正极(F+)，第四引出端702用于连接电流源的负极(F-)，参考图4和图5所示，为本申请实施例提供的又一种测试结构的示意图，其中，图4所示为测试结构的俯视图，图5所示为测试结构的正视图，其中，金属线100可以位于第三引出端701和第四引出端702的下方，当然，在其他实施例中，金属线100也可以位于第三引出端701和第四引出端702的上方(图未示出)。

第三引出端701和第一端可以利用其间的第五互连线601连接，第四引出端702和第二端可以利用其间的第六互连线602连接。其中，第五互连线601和第六互连线602可以为一个或多个，多个第五互连线601并联，多个第六互连线并联602。

本申请实施例提供了一种测试结构，包括金属线，金属线具有第一端和第二端，分别用于连接电流源的正极和负极，金属线上还可以包括与第二端距离在预设距离范围内的第一电势测试端，第一电势测试端用于连接第一电势测试设备，金属线的第二端还用于连接第二电势测试设备。也就是说，由于金属线中电流的存在，金属线两端存在电势差，此时电势较低的一端容易由于电迁移效应产生空洞，因此可以在金属线上设置第一电势测试端，将金属线的第二端作为第二电势测试端，分别连接第一电势测试设备和第二电势测试设备，这样可以根据金属线中的电流以及第一电势测试端和第二电势测试端的电势差确定第一电势测试端和第二电势测试端的电阻，也就是说，本申请实施例中，可以仅测试第一电势测试端和第二电势测试端之间的电阻，而不必测试整个金属线的电阻，得到的电阻更小，其由于电迁移效应产生的电阻的变化也更明显，从而提高电迁移测试的敏感度和准确性。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，虽然本申请已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种测试结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述测试结构还包括：

与所述金属线位于不同层的第一连接垫和第二连接垫；

3.根据权利要求2所述的测试结构，其特征在于，所述第一互连线、所述第二互连线、所述第三互连线和/或所述第四互连线为多个，多个所述第一互连线并联，多个所述第二互连线并联，多个所述第三互连线并联，多个所述第四互连线并联。

4.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述测试结构还包括：

5.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一电势测试端利用从所述金属线上引出的引出线连接所述第一电势测试设备。

6.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述金属线的长度为200～800微米。

7.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述预设距离范围为0.1～50微米。

8.根据权利要求7所述的测试结构，其特征在于，所述预设距离范围为0.1～1微米。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的测试结构，其特征在于，所述金属线为铜工艺连线或铝工艺连线。

10.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于，所述第一端还用于连接第三电势测试设备。