CN212570930U - 一种经时击穿测试结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种经时击穿测试结构，用于测试不同温度下金属间介质层的经时击穿参数，包括：测试模块和加热模块，测试模块位于加热模块上，测试模块用于测试金属间介质层的经时击穿参数，加热模块用于对测试模块加热，测试模块的第一端连接第一电压，测试模块的第二端连接第二电压，第一电压大于第二电压。这样，在经时击穿测试结构内部设置加热模块，加热模块直接对测试模块进行加热，减小热量散失，同时通过调节加热模块的温度调节测试模块的温度，能够更为精确的控制测试模块的温度，进行不同温度下金属间介质层的经时击穿测试，提高金属间介质层的经时击穿测试精度。

Description

一种经时击穿测试结构
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种经时击穿测试结构。
背景技术
经时介质击穿(time dependent dielectric breakdown TDDB)，也称为与时间相关的电介质击穿，是指在金属间介质层上施加恒定电压，经过一定时间后金属间介质层会发生击穿，经过的这段时间就是击穿时间。由于半导体器件的应用较为广泛，应用环境和条件差异较大，通常需要进行不同温度下金属间介质层的经时击穿测试。
目前进行不同温度下金属间介质层的经时击穿测试的方法，主要是通过加热设备对金属间介质层所在的整个晶圆进行加热，待整个晶圆的温度稳定后进行金属介质层的测试。
但是，对整个晶圆进行加热耗时较长，而且由于晶圆的面积较大散热较快，在介质间介质层进行击穿测试的过程中温度下降速度较快，导致经时击穿测试结果误差较大。而且现有的加热设备难以随时变化温度，难以进行不同温度下金属间介质层的经时击穿测试。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种经时击穿测试结构，提高不同温度下金属间介质层的经时击穿测试精度。
为实现上述目的，本实用新型有如下技术方案：
一种经时击穿测试结构，用于测试不同温度下金属间介质层的经时击穿参数，包括：测试模块和加热模块；
所述测试模块位于所述加热模块上；所述加热模块用于对所述测试模块加热；
所述测试模块的第一端连接第一电压，所述测试模块的第二端连接第二电压，所述第一电压大于所述第二电压；
所述测试模块，用于测试金属间介质层的经时击穿参数。
可选的，所述测试结构包括第一金属和第二金属，所述第一金属和所述第二金属相互平行相对设置；
则所述测试结构的第一端连接第一电压，所述测试结构的第二端连接第二电压具体为：
所述第一金属连接第一电压，所述第二金属连接第二电压，所述第二金属用于获取所述测试结构的温度。
可选的，所述第一金属包括第一衬垫和至少一个第一金属层，每个所述第一金属层均平行相对且与所述第一衬垫垂直连接；
所述第二金属包括第二衬垫和至少两个第二金属层，每个所述第二金属层均平行相对且通过所述第二衬垫串联连接；
所述第一金属和所述第二金属平行相对具体为：
所述第一衬垫与所述第二衬垫平行相对，每个所述第一金属层平行镶嵌于对应的两个所述第二金属层中。
可选的，所述测试结构包括第三金属；所述第三金属与所述第一金属和所述第二金属相互平行相对设置，且所述第二金属位于所述第一金属和所述第三金属之间；
则所述测试结构的第一端连接第一电压，所述测试结构的第二端连接第二电压具体为：
所述第一金属和所述第三金属均连接所述第一电压，所述第二金属连接所述第二电压。
可选的，所述第三金属包括第三衬垫和至少一个第三金属层，每个所述第三金属层均平行相对且与所述第三衬垫垂直连接；
所述第三金属与所述第一金属和所述第二金属相互平行相对设置，且所述第二金属位于所述第一金属和所述第三金属之间具体为：
所述第三衬垫与所述第一衬垫和所述第二衬垫平行相对，每个所述第三金属层与对应的所述第一金属层和所述第二金属层平行镶嵌，所述第二金属层位于所述第一金属层和所述第三金属层之间。
可选的，所述测试结构的第一端连接第一电压，所述测试结构的第二端连接第二电压，包括：
所述第一衬垫与所述第三衬垫均连接所述第一电压，所述第二衬垫连接所述第二电压。
可选的，所述加热模块为电阻。
可选的，所述电阻为多晶硅网格电阻。
可选的，其特征在于，所述加热模块的面积大于所述测试模块的面积。
可选的，其特征在于，所述测试结构位于晶圆的切割道中。
本实用新型实施例提供的一种经时击穿测试结构，用于测试不同温度下金属间介质层的经时击穿参数，包括：测试模块和加热模块，测试模块位于加热模块上，测试模块用于测试金属间介质层的经时击穿参数，加热模块用于对测试模块加热，测试模块的第一端连接第一电压，测试模块的第二端连接第二电压，第一电压大于第二电压。这样，在经时击穿测试结构内部设置加热模块，加热模块直接对测试模块进行加热，减小热量散失，同时通过调节加热模块的温度调节测试模块的温度，能够更为精确的控制测试模块的温度，进行不同温度下金属间介质层的经时击穿测试，提高金属间介质层的经时击穿测试精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了根据本实用新型实施例一种经时击穿测试结构的结构示意图；
图2示出了根据本实用新型实施例一种经时击穿测试结构的结构示意图；
图3示出了根据本实用新型实施例一种经时击穿测试结构的结构示意图；
图4示出了根据本实用新型实施例一种经时击穿测试结构的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术中的描述，目前进行不同温度下金属间介质层的经时击穿测试的方法，主要是通过加热设备对金属间介质层所在的整个晶圆进行加热，待整个晶圆的温度稳定后进行金属介质层的测试。但是，对整个晶圆进行加热耗时较长，而且由于晶圆的面积较大散热较快，在介质间介质层进行击穿测试的过程中温度下降速度较快，导致经时击穿测试结果误差较大。而且现有的加热设备难以随时变化温度，难以进行不同温度下金属间介质层的经时击穿测试。
为此，本申请实施例提供一种经时击穿测试结构，用于测试不同温度下金属间介质层的经时击穿参数，包括：测试模块和加热模块，测试模块位于加热模块上，加热模块用于对测试模块加热，测试模块的第一端连接第一电压，测试模块的第二端连接第二电压，第一电压大于第二电压，测试模块用于测试金属间介质层的经时击穿参数。这样，在经时击穿测试结构内部设置加热模块，加热模块直接对测试模块进行加热，减小热量散失，同时通过控制加热模块的温度直接控制测试模块的温度，能够更为精确的控制测试模块的温度，提高不同温度下金属介质层的经时击穿测试精度。
为了便于理解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的说明。
本申请实施例中，经时击穿测试结构用于测试不同温度下金属间介质层的经时击穿参数。芯片中的互连金属层和相邻的互连金属层之间的层间介质层会形成互连电容，而互连电容在一定的电场作用下会发生经时击穿。经时击穿是指在电介质上施加一定电场(或电压)，该电场的场强低于电介质发生本征击穿时候的场强，在该电场的作用下电介质内会产生并聚集缺陷，导致电介质在经过一段时间以后发生击穿。为了评估芯片中电介质材料工作时的经时击穿寿命，需要收集在不同测试温度下的经时击穿寿命，从而得到经时击穿的温度加速因子，用该加速因子就可以评估计算出该电介质在芯片工作温度下的经时击穿寿命。
本申请实施例中，参考图1-图4所示，经时击穿测试结构包括：测试模块100和加热模块200，加热模块200用于对测试模块100进行加热，通过条件加热模块200的温度调节测试模块100的温度，进而使得测试模块100能够测试不同温度下金属间介质层的经时击穿参数(例如，经时击穿寿命)，而且由于加热模块200直接对测试模块100进行加热，能够减小热量损失。本实施例中，加热模块200可以为电阻，例如可以为多晶硅网格电阻，在电阻上施加固定电流，产生热量，从而对测试结构100进行加热。在具体的实施例中，加热模块200的面积可以大于测试模块100的面积，以对测试模块100 进行充分加热，提高测试的准确性。
本实施例中，对电阻施加固定电流后，根据该电阻以及施加的固定电流计算该电阻对应的温度，而后测量该电阻对应的温度下测试模块100的温度，进而可以获得电阻与测试模块100的温度差值。为了便于描述，将电阻的温度记为TR，将测试模块100的温度记为TC，则电阻与测试模块100的温度差值为TR-TC。测试模块100在测量某一温度记为T0对应的金属间介质层的经时击穿时，对应的电阻的温度理论上为TR-TC+T0，可以根据对应的电阻的温度确定应当对电阻施加的固定电流的大小，在对电阻施加对应的固定电流一段时间之后，对金属间介质层进行经时击穿测试。由于不同温度下电阻与测试模块100的温度差可能存在微小的区别，可以测量测试模块100的精确温度，以提高测试模块的准确性。当然也可以不测量测试模块100的温度，通常测试模块100的温度与电阻的温度在误差范围内即可。
本申请实施例中，测试模块100的第一端连接第一电压，测试模块100 的第二端连接第二电压，从而在测试模块的两侧产生的电压差，可以根据实际情况确定第一电压和第二电压的大小，从而测试金属间介质层的经时击穿参数。在具体的应用中，可以将测试模块的第二端接地，则测试模块100的第一端连接的第一电压的大小便是测试模块100两侧的电压差大小。
本实施例中，参考图1所示，测试模块100至少包括第一金属110和第二金属120，第一金属110和第二金属120相互平行相对设置，第一金属110 可以连接第一电压，第二金属120可以连接第二电压，第一电压大于第二电压，通过加热模块200对第一金属110和第二金属120进行加热，测试第一金属110和第二金属120之间的经时击穿参数。本实施例中，还可以通过测试第二金属120的电阻获得测试模块100的温度，具体的，可以根据公式(1) 获得测试模块10的温度
TCR＝(R2-R1)/(R1*(T2-T1))＝(R2-R1)/(R1*ΔT) (1)
式中，R1--温度为t1时的电阻值，Ω；
R2--温度为t2时的电阻值，Ω；
TCR表示电阻温度系数，即温度改变1度时，电阻值的相对变化，或者，当温度每升高1℃时，导体电阻的增加值与原来电阻的比值。单位为ppm/℃ (即10-6·℃)；电阻温度系数与电阻的材料以及尺寸有关，不同电阻具有不同的电阻温度系数，不同尺寸的相同电阻具有不同的电阻温度系数。
在具体的应用中，可以先获得室温下的电阻，记为R1，室温记为T1,，而后测得当前的电阻R2，根据当前电阻R2、室温下的电阻R1以及该电阻对应的电阻温度系数TCR获得当前温度T2。
本实施例中，参考图2所示，第一金属110包括第一衬垫111和至少一个第一金属层112，每个第一金属层112均平行相对设置，并且每一个第一金属层112均与第一衬垫111垂直连接，可以为每一个第一金属层112垂直镶嵌于第一衬垫111中，每一个第一金属层112之间的间距可以根据实际情况确定。第二金属120包括第二衬垫121和至少两个第二金属层122，每个第二金属层 122均平行相对设置，并且每个第二金属层122通过第二衬垫121串联在一起，每个第二金属层122之间的间距可以根据实际情况确定。可以理解的是，每两个第二金属层122通过一个第二衬垫121连接，则N个第二金属层122可以通过N-1个第二衬垫121连接在一起。第一金属110中的第一衬垫111与第二金属120第二衬垫121平行相对，当第二衬垫121为多个时，多个第二衬垫121均与第一衬垫111平行。每一个第一金属层112与对应的第二金属层 122对应排列，一个第一金属层112可以平行镶嵌于对应的两个第二金属层122中。
本实施例中，参考图3所示，测试模块100包括第一金属110第二金属 120和第三金属130，第三金属130与第一金属110和第二金属120均平行相对设置，且第二金属120位于第一金属110和第三金属130之间。第一金属 110和第三金属130可以同时连接第一电压，第二金属120连接第二电压，通常第一电压大于第二电压，从而在第一金属110和第二金属120之间电压差，同时在第二金属120可第三金属130之间产生电压差，进而同时测试第一金属110和第二金属120之间的经时击穿参数，第二金属120和第三金属130 之间的经时击穿参数，增大经时击穿的测试面积，提高测试效率。
本实施例中，参考图4所示，测试模块100包括第一金属110、第二金属 120以及第三金属130，第一金属110包括第一衬垫111和至少一个第一金属层112，第二金属120第二衬垫121和至少两个第二金属层122，第三金属130 包括第三衬垫131和至少一个第三金属层132。每一个第一金属层112平行相对且每一个第一金属层112与第一衬垫111垂直连接。每一个第三金属层132 平行相对且每一个第三金属层132均与第三衬垫131垂直连接。每一个第二金属层122均平行相对且所有的第二金属层22通过第二衬垫121串联连接。具体的，每两个第二金属层122之间通过一个第二衬垫121连接，每一个第二衬垫121均与第一衬垫111和第三衬垫131平行。每一个第二金属层122 和每一个第一金属层112以及每一个第三金属层132均平行，且每一个第二金属层22均位于对应的第一金属层112和第三金属层132之间，第二金属层 122和第一金属层112之间的距离以及第二金属层122和第一金属层112之间的距离可以根据实际情况确定。本实施例中，第一衬垫111与第二金属层122 和第三金属层132不会接触，第二衬垫121与第一金属层112和第三金属层 132不会接触，第三衬垫131与第一金属层112和第三金属层132不会接触，以便发生短路。第一衬垫111与第二衬垫121以及第三衬垫131之间的距离可以根据实际情况确定。
在具体的应用中，第一衬垫111和第三衬垫131均可以连接第一电压，第二衬垫121连接第二电压，第一衬垫111连接第一电压，第二衬垫121连接第二电压时，第一金属和第二金属之间产生电压差。在第三衬垫131连接第一电压，第二衬垫121连接第二电压时，第三金属130和第二金属120之间产生电压差。在具体的应用中，可以同时对第一衬垫111以及第三衬垫132 施加第一电压，第二衬垫121施加第二电压，以增大金属间介质层的测试面积，提高测试效率。
本申请实施例提供的测试结构可以位于晶圆的切割道内，以便对多个晶圆进行测试，可以在切割之前进行经时击穿测试，在测试结束后，可以进行晶圆的切割，而后进行后续工序。
以上对本申请实施例提供的经时击穿测试结构进行了详细的说明，通过在经时击穿测试结构内部设置加热模块，加热模块直接对测试模块进行加热，减小热量散失，同时通过调节加热模块的温度调节测试模块的温度，能够更为精确的控制测试模块的温度，进行不同温度下金属间介质层的经时击穿测试，提高金属间介质层的经时击穿测试精度。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型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实用新型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，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种经时击穿测试结构，其特征在于，用于测试不同温度下金属间介质层的经时击穿参数，包括：测试模块和加热模块；
所述测试模块位于所述加热模块上；所述加热模块用于对所述测试模块加热；
所述测试模块的第一端连接第一电压，所述测试模块的第二端连接第二电压，所述第一电压大于所述第二电压；
所述测试模块，用于测试所述金属间介质层的经时击穿参数。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述测试结构至少包括第一金属和第二金属，所述第一金属和所述第二金属相互平行相对设置；
则所述测试结构的第一端连接第一电压，所述测试结构的第二端连接第二电压具体为：
所述第一金属连接第一电压，所述第二金属连接第二电压，所述第二金属用于获取所述测试结构的温度。
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述第一金属包括第一衬垫和至少一个第一金属层，每个所述第一金属层均平行相对且与所述第一衬垫垂直连接；
所述第二金属包括第二衬垫和至少两个第二金属层，每个所述第二金属层均平行相对且通过所述第二衬垫串联连接；
所述第一金属和所述第二金属平行相对具体为：
所述第一衬垫与所述第二衬垫平行相对，每个所述第一金属层平行镶嵌于对应的两个所述第二金属层中。
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述测试结构包括第三金属；所述第三金属与所述第一金属和所述第二金属相互平行相对设置，且所述第二金属位于所述第一金属和所述第三金属之间；
则所述测试结构的第一端连接第一电压，所述测试结构的第二端连接第二电压具体为：
所述第一金属和所述第三金属均连接所述第一电压，所述第二金属连接所述第二电压。
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述第三金属包括第三衬垫和至少一个第三金属层，每个所述第三金属层均平行相对且与所述第三衬垫垂直连接；
所述第三金属与所述第一金属和所述第二金属相互平行相对设置，且所述第二金属位于所述第一金属和所述第三金属之间，具体为：
所述第三衬垫与所述第一衬垫和所述第二衬垫平行相对，每个所述第三金属层与对应的所述第一金属层和所述第二金属层平行镶嵌，所述第二金属层位于所述第一金属层和所述第三金属层之间。
6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述测试结构的第一端连接第一电压，所述测试结构的第二端连接第二电压，包括：
所述第一衬垫与所述第三衬垫均连接所述第一电压，所述第二衬垫连接所述第二电压。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的结构，其特征在于，所述加热模块为电阻。
8.根据权利要求7所述的结构，其特征在于，所述电阻为多晶硅网格电阻。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的结构，其特征在于，所述加热模块的面积大于所述测试模块的面积。
10.根据权利要求1-6中任意一项所述的结构，其特征在于，所述测试结构位于晶圆的切割道中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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