电迁移可靠性测试结构及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种电迁移可靠性测试结构及其使用方法，将所述第三检测结构的引出端连接于所述第一检测结构的检测端，那么在检测是否存在突起时，则可采用判断电势差是否有改变，而不必判断微小的漏电流，这能够大大的提高检测效率，避免了由于漏电流过小难以检测到的情况发生，此外，还可以减少一个焊垫，从而节省测试区域，有利于提高集成度。
【专利说明】电迁移可靠性测试结构及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，特别涉及在测试过程中的一种电迁移可靠性测试结构及其使用方法。
【背景技术】
[0002]电迁移(electro-migrat1n, EM)是集成电路制造过程中常见的问题。这是由于电流密度过高导致金属原子逐渐置换。对于存在高直流电流密度(high directcurrentdensities)的场合，例如微电子领域中，电迁移效应非常关键。随着集成电路产品的尺寸不断减小，电迁移效应的现实意义不断增加。
[0003]电迁移发生时，一个运动电子的部分动量转移到邻近的激活离子，这会导致该离子离开它的原始位置。随着时间推移，这种力量会引起庞大数量的原子远离它们的原始位置。电迁移会导致导体(尤其是狭窄的导线)中出现断裂(break)或缺口(gap)阻止电的流动，这种缺陷被称为空洞(void)或内部失效(internal failure),即开路。电迁移还会导致一个导体中的原子堆积(Pile up)并向邻近导体漂移(drift)形成意料之外的电连接，这种缺陷被称为突起失效(hillock failure)或晶须失效(whisker failure),即短路。上述两类缺陷都会引起芯片失效。
[0004]现有的电迁移的测试结构如图1所示，包括:检测结构1及设置在检测结构1之间的待检测部件10,两个电源端(Force) 11和两个检测端(sense) 12,是从检测结构1的两端各连出的两个焊垫(Pad)，其中电源端11连接直流电流提供设备，检测端12用于检测电压，从而算得电阻，当出现空洞时，测得的电阻值变大。
[0005]由上述对电迁移的描述可知，还存在产生突起的现象，即短路问题，目前业内在检测结构1上方形成一金属环2，套设并间隙围绕上述待检测部件10，并引出一输出端(extrus1n) 21。当待检测部件10形成突起时，会造成短路，从而产生漏电流，则由输出端检测到漏电流。然而随着尺寸的缩小，漏电流也极为微弱，检测漏电流对设备本身的敏感性要求大大提高，从而一般的设备已不能够有效的检测到这一问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种电迁移可靠性测试结构及其使用方法，以解决现有技术中漏电流难以侦测到的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种电迁移可靠性测试结构，包括:
[0008]横向排列且相对设置的第一检测结构和第二检测结构，所述第一检测结构和第二检测结构皆连接有电源端和检测端，所述第一检测结构和第二检测结构的电源端分别连接电源的阴极和阳极，所述第一检测结构和第二检测结构之间用于设置待检测部件；
[0009]第三检测结构，所述第三检测结构为中空的矩形结构，其能够间隙围绕所述待检测部件，所述第三检测结构具有一引出端，所述引出端连接于所述第二检测结构的电源端。
[0010]可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第一检测结构和第二检测结构由第一金属层形成。
[0011]可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第三检测结构由第二金属层形成。
[0012]可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第二金属层位于所述第一金属层上层。
[0013]可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第一金属层和第二金属层的材料为招或铜。
[0014]可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第一检测结构和第二检测结构皆设置有通孔，所述待检测部件通过通孔引入互连线与所述第一检测结构和第二检测结构相连接。
[0015]本发明提供一种电迁移可靠性测试结构的使用方法，设置所述待检测部件于所述第一检测结构和第二检测结构之间，在所述第一检测结构和第二检测结构的电源端分别连接电源的阴极和阳极，利用所述两个检测端获得电势差，由电性参数与标准值的差异确定所述待检测部件是否具有异常。
[0016]可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，若所述电势差小于标准值，表明所述待检测部件具有突起。
[0017]可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，若所述电势差等于标准值，则算得待检测部件的电阻值；若电阻值大于标准值，表明所述待检测部件具有空洞。
[0018]可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，若所述电阻值等于标准值，表明所述待检测部件正常。
[0019]与现有技术相比，在本发明提供的电迁移可靠性测试结构及其使用方法中，将所述第三检测结构的引出端连接于所述第一检测结构的检测端，那么在检测是否存在突起时，则可采用判断电势差是否有改变，而不必判断微小的漏电流，这能够大大的提高检测效率，避免了由于漏电流过小难以检测到的情况发生，同时，由于引出端连接于检测端，即二者共用一个焊垫，能够节省现有工艺中设置引出端所需要的焊垫区域，从而使得检测结构所占的面积缩小达16%以上，也有利于器件的小型化和高集成。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为现有技术的电迁移可靠性测试结构的结构示意图；
[0021]图2为本发明实施例的电迁移可靠性测试结构的结构示意图；
[0022]图3为本发明实施例的电迁移可靠性测试结构具有突起时的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]在【背景技术】中已经提及，目前由于漏电流变小，很难检测到，因此不能够有效的侦测出是否存在突起缺陷。发明人在经过长期实验后发现，当存在突起缺陷时，由于突起接触到围绕它的环形结构而会引起电路变动，考虑到是短路，所以电阻会有着很大的变动，因此放弃检测漏电流，转而检测电阻，将能够很好的检测到是否有异常。
[0024]以下结合附图和具体实施例对本发明提供的电迁移可靠性测试结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明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，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0025]请参考图2，本发明提供一种电迁移可靠性测试结构，包括:
[0026]横向排列且相对设置的第一检测结构101、第二检测结构102 ;以及第三检测结构103 ;所述第一检测结构101和第二检测结构102分别连接有电源端1011、1021和检测端1012、1022，所述第一检测结构101和第二检测结构102由第一金属层形成，所述电源端1011、1021和检测端1012、1022皆为由所述第一金属层引出的焊垫，其中，所述电源端1011接通阴极，电源端1021接通阳极，这里可以采用直流电源，在检测端1012、1022上连接检测设备，例如可以是电压表，从而获知待检测部件两端的电势差。所述第一检测结构101和第二检测结构102之间用于设置待检测部件104，具体的，所述第一检测结构101和第二检测结构102皆设置有通孔105，所述待检测部件104通过通孔105引入互连线与所述第一检测结构101和第二检测结构102相连接。
[0027]所述第三检测结构103为中空的矩形结构，其能够间隙围绕所述待检测部件104，所述第三检测结构103具有一引出端(extrus1n) 1031,所述引出端1031连接于所述第一检测结构的检测端1012。所述间隙按照不同工艺要求所限定的最小值而定。优选的，所述第三检测结构103为位于所述第一金属层上层的第二金属层形成，所述第三检测结构103与所述待检测部件104为同一金属层形成。所述第一金属层和第二金属层皆可以是铝或者铜。
[0028]在利用本发明的电迁移可靠性测试结构进行检测时，针对空洞进行检测，则由电源参数，例如电流大小，和由检测设备所测得的电势差(此时电势差与标准值相同)算出电阻值即可。测得的电阻值(相对标准值)是变大，这与现有技术相同，本发明对此不作分析。
[0029]当对突起进行检测时，请参考图3，由于在电流作用下，电子从阴极处(电源端1011)向阳极处(电源端1021)移动，进而累积成突起1041，使得待检测部件104与第三检测结构103接通，而由于引出端1031连接于检测端1012，那么由检测端1012、1022测得的电势差实为a，b之间的电势差，因此电势差会小于a，c之间的电势差，即测得的电势差会变小，从而得知具有突起。
[0030]本发明实施例以第一检测结构施加阴极，第二检测结构施加阳极为例进行了说明，当二者所连接电极相反时，所述引出端则应当连接至检测端1022，以实现对突起的侦测。
[0031]本发明所提供的的电迁移可靠性测试结构及其使用方法中，将所述第三检测结构的引出端连接于所述第一检测结构的检测端，那么在检测是否存在突起时，则可采用判断电势差是否有改变，而不必判断微小的漏电流，这能够大大的提高检测效率，避免了由于漏电流过小难以检测到的情况发生，同时，由于引出端连接于检测端，即二者共用一个焊垫，能够节省现有工艺中设置引出端所需要的焊垫区域，从而使得检测结构所占的面积缩小达16%以上，也有利于器件的小型化和高集成。
[0032]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种电迁移可靠性测试结构，其特征在于，包括: 横向排列且相对设置的第一检测结构和第二检测结构，所述第一检测结构和第二检测结构皆连接有电源端和检测端，所述第一检测结构和第二检测结构的电源端分别连接电源的阴极和阳极，所述第一检测结构和第二检测结构之间用于设置待检测部件； 第三检测结构，所述第三检测结构为中空的矩形结构，其能够间隙围绕所述待检测部件，所述第三检测结构具有一引出端，所述引出端连接于所述第一检测结构的检测端。
2.如权利要求1所述的电迁移可靠性测试结构，其特征在于，所述第一检测结构和第二检测结构由第一金属层形成。
3.如权利要求2所述的电迁移可靠性测试结构，其特征在于，所述第三检测结构由第二金属层形成。
4.如权利要求3所述的电迁移可靠性测试结构，其特征在于，所述第二金属层位于所述第一金属层上层。
5.如权利要求3所述的电迁移可靠性测试结构，其特征在于，所述第一金属层和第二金属层的材料为铝或铜。
6.如权利要求1所述的电迁移可靠性测试结构，其特征在于，所述第一检测结构和第二检测结构皆设置有通孔，所述待检测部件通过通孔引入互连线与所述第一检测结构和第二检测结构相连接。
7.如权利要求1?6所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，其特征在于，设置所述待检测部件于所述第一检测结构和第二检测结构之间，在所述第一检测结构和第二检测结构的电源端分别连接电源的阴极和阳极，利用所述两个检测端获得电势差，由电性参数与标准值的差异确定所述待检测部件是否具有异常。
8.如权利要求7所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，其特征在于，若所述电势差小于标准值，表明所述待检测部件具有突起。
9.如权利要求7所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，其特征在于，若所述电势差等于标准值，则算得待检测部件的电阻值；若电阻值大于标准值，表明所述待检测部件具有空洞。
10.如权利要求9所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，其特征在于，若所述电阻值等于标准值，表明所述待检测部件正常。
【文档编号】H01L21/66GK104253059SQ201310261357
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】郑雅文 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司