电迁移测试装置、电迁移测试系统及其测试方法与流程

本发明涉及半导体器件测试领域，特别涉及一种电迁移测试装置、电迁移测试系统及其测试方法。

背景技术：

电迁移现象是指在电场作用下金属离子发生迁移的现象。当半导体器件工作时，金属互连结构内有一定的电流通过。当金属互连线内电流密度较大时，电子在静电场的驱动下由阴极向阳极高速运动，形成电子风(electronwind)，金属离子在电子风的驱动下从阴极向阳极定向扩散，从而发生电迁移。

金属互连结构中的金属离子发生电迁移，容易在金属互连结构中形成空洞或凸起，从而造成金属互连结构的开路或短路，进而出现漏电流增大甚至器件失效的现象。

随着半导体器件尺寸的减小，半导体器件中的金属互连结构的尺寸也不断减小，从而导致金属互连结构中的电流密度不断增加，电迁移造成半导体器件失效的问题越来越严重，所以金属互连结构的电迁移测试就备受重视。

传统的电迁移测试方法通过封装级可靠性测试(packagelevelreliabilitytest)来完成，这种电迁移测试方法包括：将样品划片，对划片后的晶圆进行封装，将封装后的芯片装入烘箱进行测试。进行测试之前的划片、封装等装配过程有可能造成芯片的损坏和硅片的消耗。电迁移测试过程从芯片封装到测试完成需要花费几周时间，并且无法对金属互连结构的质量进行实时监控。采用晶圆级可靠性测试(wafer-levelreliabilitytest)进行金属互连结构的测试能够避免周期过长的问题。

但是现有技术中金属互连结构的晶圆级可靠性测试的方法依旧存在测试结果不准确的问题。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种电迁移测试装置、电迁移测试系统及其测 试方法，以提高电迁移测试结果的准确性。

为解决上述问题，本发明提供一种电迁移测试装置，包括：

连接金属层，一端与待测结构相连，用于实现与所述待测结构的电连接；

加载电极，与所述连接金属层未连接所述待测结构的一端电连接，用于向所述待测结构施加测试电压，使所述待测结构的感测电流达到测试条件，以实现电迁移；

感测电极，与所述连接金属层连接所述待测结构的一端电连接，用于获得所述待测结构在测试条件下的感测电压；

加热器件，用于对所述待测结构进行加热，使所述待测结构的温度达到所述测试条件，实现电迁移。

可选的，所述加热器件包括一个或多个鳍式场效应晶体管；所述一个或多个所述鳍式场效应晶体管位于所述待测结构下方。

可选的，所述待测结构与所述加热器件之间的距离在10nm到1μm范围内。

可选的，所述待测结构包括金属互连线或具有插塞的金属互连线。

可选的，所述待测结构为金属互连线，所述连接金属层位于所述金属互连线两端，且与所述金属互连线直接连接。

可选的，所述待测结构为具有插塞结构的金属互连线，所述连接金属层位于所述金属互连线两端，且通过所述插塞与所述金属互连线相连。

可选的，所述金属互连线为长条形；所述加热器件包括多个鳍式场效应晶体管，多个所述鳍式场效应晶体管具有多个鳍部，且多个所述鳍部相互平行且与所述金属互连线平行设置。

可选的，所述鳍式场效应晶体管还包括栅极结构，所述栅极结构横跨多个所述鳍部，并覆盖所述鳍部顶部和侧壁的部分表面；所述金属互连线与所述栅极结构顶部之间的距离在10nm到1μm范围内。

可选的，所述连接金属层包括第一连接金属层和第二连接金属层，分别 位于待测结构两端；所述加载电极包括第一加载电极和第二加载电极，所述第一加载电极与所述第一连接金属层未连接待测结构的一端相连；所述第二加载电极与所述第二连接金属层未连接待测结构的一端相连；所述感测电极包括第一感测电极和第二感测电极，所述第一感测电极位于第一加载电极与所待测结构之间；所述第二感测电极位于所述第二加载电极与所述待测结构之间。

本发明还提供一种电迁移测试系统，包括：

本发明所提高的电迁移测试装置；

第一加热装置，用于改变所述待测结构的温度；

温度获取装置，用于在所述第一加热装置改变所述待测结构温度时获取所述待测结构温度；

供电电源，用于在所述第一加热装置改变所述待测结构温度时对所述待测结构进行供电；

测试电源，用于在通过加热器件对所述待测结构进行加热的过程中，向所述加载电极加载测试电压；

电压获取装置，与所述感测电极相连，用于获取所述待测结构的电压；

电流获取装置，与所述待测结构相连，用于获取所述待测结构的电流；

加热电流获取装置，与所述加热器件相连，用于获取通入所述加热器件的加热电流；

时间获取装置，用于获得待测结构在测试条件下的第一失效时间；

预处理装置，与所述温度获取装置相连，用于在所述第一加热装置改变所述待测结构温度时获取所述待测结构温度；与所述加热电流获取装置相连，用于在加热器件通入加热电流时，获取通入加热器件的加热电流；与电压获取装置和电流获取装置相连，用于获取所述待测结构的电压和电流，并根据所述待测结构的电压和电流获得所述待测结构的电阻；在第一加热装置改变所述待测结构温度时，所述预处理装置用于获得待测结构的温度与待测结构的电阻的关系；向所述加热器件通入加热电流对所述待测结构进行加热时， 所述预处理装置用于获得加热电流与待测结构电阻的关系；所述预处理装置还用于根据待测结构的温度与待测结构的电阻的关系以及加热电流与待测结构电阻的关系，获得加热电流与待测结构温度的关系；

测试处理装置，与电压获取装置和电流获取装置相连，用于获取所述待测结构的电压和电流，并根据所述电压和电流获得所述待测结构的电阻变化率；与所述加热电流获取装置相连，用于在加热器件通入加热电流时，获取通入加热器件的加热电流；所述测试处理装置还用于根据所述电阻变化率判断所述待测结构是否失效，在所述电阻变化率达到预设阈值时判断所述待测结构失效；与所述时间获取装置相连，用于在判断所述待测结构失效时获得所述待测结构在测试条件下的第一失效时间；

工作处理装置，与所述预处理装置相连，用于获取加热电流与待测结构温度的关系；与所述测试处理装置相连，用于获得第一失效时间以及与所述第一失效时间相对应的感测电流；用于根据所述第一失效时间并结合加热电流与待测结构温度的关系获得所述待测结构的激活能；用于根据所述感测电流获得所述感测电流的电流密度，并结合与所述感测电流相对应的第一失效时间获得所述电流密度指数；还用于根据所述待测结构的激活能与电流密度指数获得所述待测结构在工作条件下的第二失效时间。

可选的，所述第一加热装置包括：可加热卡盘；所述电压获取装置包括：电压计；所述电流获取装置包括：第一电流计；所述加热电流获取装置包括：第二电流计；所述时间获取装置包括：计时器。

相应的，本发明还提供一种利用本发明所提供电迁移测试装置的测试方法，包括：

提供待测结构；

测量不同温度下所述待测结构的电阻，以获得待测结构的温度与待测结构的电阻的关系；

将所述待测结构与权利要求1至权利要求9任一项权利要求所述的电迁移测试装置相连，向所述加热器件通入加热电流对所述待测结构进行加热，并测量所述待测结构的电阻，获取加热电流与待测结构电阻的关系；

根据待测结构的温度与待测结构的电阻的关系，结合加热电流与待测结构电阻的关系，获得加热电流与待测结构温度的关系；

向所述加热器件通入加热电流对所述待测结构进行加热；

在通过加热器件对所述待测结构进行加热的过程中，向所述加载电极加载测试电压，并获得所述待测结构在所述测试电压下的感测电流和感测电压，基于所述感测电流和感测电压获得所述待测结构的电阻变化率；

在电阻变化率达到预设阈值时判断所述待测结构失效，获得待测结构在测试条件下的第一失效时间；

基于加热电流与待测结构温度的关系，结合与加热电流相对应的第一失效时间，获得所述待测结构的激活能；

基于加热电流对应的第一失效时间，结合感测电流的电流密度，获得所述待测结构的电流密度指数；

根据所述待测结构的激活能与电流密度指数，结合所述第一失效时间，获得所述测试结构在工作条件下的第二失效时间。

可选的，获得待测结构的温度与待测结构的电阻的关系的步骤中，通过可加热卡盘改变所述待测结构的温度。

可选的，获得所述待测结构的激活能的步骤包括：基于加热电流待测结构温度的关系，结合与多个加热电流一一对应的多个第一失效时间，获得所述待测结构的激活能。

可选的，获得所述待测结构的电流密度指数的步骤包括：基于与多个加热电流一一对应的多个第一失效时间，与多个第一失效时间一一对应的多个感测电流电流密度，获得所述待测结构的电流密度指数。

可选的，所述第一失效时间的数量不少于3个。

可选的，向所述加热器件通入加热电流对所述待测结构进行加热的步骤中，所述加热器件使所述待测结构的温度在200℃到450℃范围内；向所述加载电极加载测试电压的步骤中，所述测试电压使所述感测电流在0.1ma/cm2到50ma/cm2范围内。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明设置用于对所述待测结构进行加热的加热器件，通过独立的加热器件使所述待测结构的温度达到所述测试条件，从而使温度对所述待测结构电迁移的影响与电流对所述待测结构电迁移的影响分开，能够提高所获得的所述待测结构的激活能和电流密度指数的准确性，进而提高所获得的所述待测结构在工作情况下失效时间的准确性，有效提高电迁移测试的准确性。同时，相对于封装级可靠性测试，本发明的技术方案能够有效缩短对所述待测结构进行测试的时间，提高测试效率。

附图说明

图1是现有技术中一种金属互连结构的电迁移测试装置的结构示意图；

图2至图3是本发明电迁移测试装置一实施例的结构示意图；

图4和图5是本发明电迁移测试装置另一实施例的结构示意图；

图6和图7是本发明电迁移测试系统一实施例的示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中的电迁移测试存在测试结果不准确的问题。现结合现有技术中电迁移测试装置及其测试方法分析其测试结果不准确问题的原因：

参考图1，示出了现有技术中一种金属互连结构的电迁移测试装置的结构示意图。

图1所示，所述电迁移测试结构用于对金属互连线进行电迁移测试。因此待测结构10为金属互连线。所述电迁移测试装置包括起连接作用的连接金属层20，所述连接金属层20设置于待测结构10的两端；位于连接金属层20远离待测结构10一端的第一加载点f1和第二加载点f2，所述第一加载点f1和所述第二加载点f2用于加载电压；所述电迁移测试装置还包括位于第一加载点f1和待测结构10之间的第一感测点s1以及位于第二加载点f2和待测结构10之间的第二感测点s2，所述第一感测点s1和第二感测点s2与所述连接金属层直接电连接。

在进行电迁移测试时，在室温环境下，通过第一加载点f1和第二加载点f2施加比实际工作条件下更大的电压，在所述待测结构10内形成比实际工作条件下更大的电流密度，以加速所述待测结构10的电迁移，从而加速所述待测结构10的失效，获得所述待测结构10在测试条件下的第一失效时间ttfstress。

理论上，电迁移现象的失效时间可以通过黑体公式(blackequation)描述：ttf＝a×j^-n×exp(ea/kt)，其中j为电流密，n表示电流密度指数，ea为所述待测结构的激活能，k为玻尔兹曼常数，t为所述待测结构的温度。

因此根据测试条件下的第一失效时间ttfstress，并结合测试过程中的待测结构的温度以及电流密度获得所述待测结构的激活能和电流密度指数，进而可以获得工作条件下的第二失效时间ttfop。

在实际测试过程中，流经所述待测结构10的大电流不但会加速所述待测结构10的电迁移，由于焦耳电热效应，还会引起所述待测结构10的温度发生变化，引起所述待测结构10电阻的变化，进而引起所述待测结构10的电流密度发生变化。也就是说，采用所述电迁移测试装置进行电迁移测试时，所述待测结构10的温度与所述电流密度的大小相关，因此根据所述第一失效时间ttfstress以及所述待测结构10的温度和电流密度无法准确获得所述待测结构10的激活能和电流密度，所以无法准确获得工作条件下的第二失效时间ttfop。

为解决所述技术问题，本发明提供一种电迁移测试装置，包括：

连接金属层，一端与待测结构相连，用于实现与所述待测结构的电连接；加载电极，与所述连接金属层未连接所述待测结构的一端电连接，用于向所述待测结构施加测试电压，使所述待测结构的感测电流达到测试条件，以实现电迁移；感测电极，与所述连接金属层连接所述待测结构的一端电连接，用于获得所述待测结构在测试条件下的感测电压；加热器件，用于对所述待测结构进行加热，使所述待测结构的温度达到所述测试条件，实现电迁移。

本发明设置用于对所述待测结构进行加热的加热器件，通过独立的加热器件使所述待测结构的温度达到所述测试条件，从而使温度对所述待测结构的电迁移的影响与电流对所述待测结构电迁移的影响分开，能够提高所获得的所述待测结构的激活能和电流密度指数的准确性，进而提高所获得的所述 待测结构在工作情况下失效时间的准确性，有效提高电迁移测试的准确性。同时，相对于封装级可靠性测试，本发明的技术方案能够有效缩短对所述待测结构进行测试的时间，提高测试效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图2和图3，示出了本发明电迁移测试装置一实施例的结构示意图。其中图2是所述电迁移测试装置俯视结构示意图，图3是图2中圈120的三维视图。

需要说明的是，所述电迁移测试装置用于获得待测结构t1的失效时间。所述失效时间用于衡量半导体元器件和电路可靠性。所述待测结构t1可以包括金属互连线或者具有插塞的金属互连线。本实施例中，所述待测结构t1为金属互连线。

如图2所示，所述电迁移测试装置包括：

连接金属层，一端与所述待测结构t1相连，用于实现所述待测结构t1的电连接。

电迁移是指金属离子在电场作用下发生迁移的现象。因此为了获得所述待测结构t1的失效时间，需要向所述待测结构t1内通入电流，使所待测结构t1发生电迁移。因此所述连接金属层用于实现所述待测结构t1的电连接，通过所述连接金属层向所述待测结构t1内通入电流。

本实施例中，所述连接金属层包括第一连接金属层m1和第二连接金属层m2，所述待测结构t1为金属互连线，所述连接金属层分别位于所述金属互连线两端，且与所述金属互连线直接连接。

加载电极，与所述连接金属层未连接所述待测结构t1的一端电连接，用于向所述待测结构t1施加测试电压，使所述待测结构t1的感测电流达到测试条件，以实现电迁移。

通过在所述待测结构t1两端加载电压，使所述待测结构t1两端形成电压差，从而在所述待测结构t1内形成电流。所述加载电极用于在所述待测结 构t1两端施加测试电压，从而在所述待测结构t1内形成电流，以使所述待测结构t1发生电迁移。

本实施例中，所述加载电极包括第一加载电极f1和第二加载电极f2，所述第一加载电极f1与所述第一连接金属层m1未连接待测结构t1的一端相连；所述第二加载电极f2与所述第二连接金属层m2未连接待测结构t1的一端相连。

感测电极，与所述连接金属层连接所述待测结构t1的一端电连接，用于

获得所述待测结构t1在测试条件下的感测电压。

由于所述加载电极通过所述连接金属层实现与所述待测结构t1的电连接，因此所述加载电极施加的电压不仅加载在了待测结构t1，连接金属层上也具有一定的分压，所以为了准确获得所述待测结构t1两端的电压，提高所述电迁移测试的精确度，通过所述感测电极获得所述待测结构t1两端的电压。

本实施例中，所述感测电极包括第一感测电极s1和第二感测电极s2，所述第一感测电极s1位于第一加载电极f1与所待测结构t1之间；所述第二感测电极s2位于所述第二加载电极f2与所述待测结构t1之间。

所述电迁移测试装置还包括：加热器件100，用于对所述待测结构t1进行加热，使所述待测结构t1的温度达到所述测试条件，实现电迁移。

所述加热器件100包括一个或多个鳍式场效应晶体管110。由于在鳍式场效应晶体管110中，沟道主要位于鳍部内，也就是说，沟道电流被局限在体积有限的鳍部内，因此鳍式场效应晶体管110具有较强的自加热效应(self-heatingeffect)，因此能够有效产生相当的热量，以对所述待测结构t1进行加热。

具体的，一个或多个鳍式场效应晶体管110位于所述待测结构t1的下方，以实现利用所述鳍式场效应晶体管110通电后产生的热量对所述待测结构t1进行加热。

本实施例中，所述待测结构t1金属互连线，所述金属互连线为长条形。所述加热器件100包括多个鳍式场效应晶体管110，多个所述鳍式场效应晶体管具有多个鳍部111，且多个所述鳍部111相互平行且与所述金属互连线平行 设置。

需要说明的是，所述待测结构t1与所述加热器件100之间的距离如果太大，则会影响所述加热器件100对所述待测结构t1的加热效率；所述待测结构t1与所述加热器件100之间的距离如果太小，则会影响所述待测结构t1电迁移测试的准确性。因此本实施例中，所述待测结构t1与所述加热器件100之间的距离在10nm到1μm范围内。

本实施例中，所述多个鳍式场效应晶体管110还包括栅极结构112，所述栅极结构112横跨多个所述鳍部111，并覆盖所述鳍部111顶部和侧壁的部分表面。所述金属互连线位于所述栅极结构112上方，且与所述栅极结构112顶部之间的距离h在10nm到1μm范围内。

参考图4和图5，示出了本发明电迁移测试装置另一实施例的结构示意图。其中图4是所述电迁移测试装置的俯视结构示意图；图5是图4中圈220的三围视图。

本实施例与前一实施例相同之处不再赘述，本实施例与前一实施例不同之处在于，本实施例中，所述待测结构t2为具有插塞的金属互连线。

具体的，所述待测结构t2为具有插塞的金属互连线，所述连接金属层位于所述金属互连线两端，且通过所述插塞与所述金属互连线相连。

本实施例中，所述待测结构t2包括金属互连线t21，以及分别位于金属互连线t21两端的第一插塞ct1和第二插塞ct2。所述第一连接金属层m21与所述第一插塞ct1相连，并通过所述第一插塞ct1与所述金属互连线t21相连；所述第二连接金属层m22与所述第二插塞ct2相连，并通过所述第二插塞ct2与所述金属互连线t21相连。

需要说明的是，本实施例中，所述第一插塞ct1和第二插塞ct2位于所述金属互连线t21远离所述加热器件200的一面上，因此所述金属互连线t21与所述加热器件200之间的距离小于所述连接金属层与所述加热器件200之间的距离。但是这种做法仅为一示例，本发明其他实施例中，所述第一插塞和第二插塞也可以位于所述金属互连线靠近所述加热器件的一面上。这种情况下，所述金属互连线与所述加热器件之间的距离大于所述连接金属层与所 述加热器件之间的距离，本发明对此不做限制。

相应的，本发明还提供一种利用本发明所提供电迁移测试装置的测试方法，包括：

提供待测结构；测量不同温度下所述待测结构的电阻，以获得待测结构的温度与待测结构的电阻的关系；将所述待测结构本发明所提供电迁移测试装置相连，向所述加热器件通入加热电流对所述待测结构进行加热，并测量所述待测结构的电阻，获取加热电流与待测结构电阻的关系；根据待测结构的温度与待测结构的电阻的关系，结合加热电流与待测结构电阻的关系，获得加热电流与待测结构温度的关系；向所述加热器件通入加热电流对所述待测结构进行加热；在通过加热器件对所述待测结构进行加热的过程中，向所述加载电极加载测试电压，并获得所述待测结构在所述测试电压下的感测电流和感测电压，基于所述感测电流和感测电压获得所述待测结构的电阻变化率；在电阻变化率达到预设阈值时判断所述待测结构失效，获得待测结构在测试条件下的第一失效时间；基于加热电流与待测结构温度的关系，结合与加热电流相对应的第一失效时间，获得所述待测结构的激活能；基于加热电流对应的第一失效时间，结合感测电流的电流密度，获得所述待测结构的电流密度指数；根据所述待测结构的激活能与电流密度指数，结合所述第一失效时间，获得所述测试结构在工作条件下的第二失效时间。

首先执行步骤s100，提供待测结构。

具体的，所述待测结构可以包括金属互连线或者具有插塞的金属互连线。本实施例中，所述待测结构为金属互连线。

接着执行步骤s200，测量不同温度下所述待测结构的电阻，以获得待测结构的温度与待测结构的电阻的关系。

具体的，获得待测结构的温度与所述待测结构的电阻的关系的步骤包括：选取多个温度预设值，并测量当所述待测结构的温度达到所述预设值时所述待测结构的电阻，以获取待测结构的温度与待测结构的电阻的关系。

本实施例中，可以通过可加热卡盘改变所述待测结构的温度。具体的，通过所述可加热卡盘对所述待测结构进行加热，使所述待测结构的温度达到 所述温度预设值；同时测量所述待测结构的电阻，以建立待测结构温度与电阻之间的关系。

具体的，测量当所述待测结构的温度达到所述预设值时所述待测结构的电阻的过程中，通过可加热卡盘对所述待测结构进行加热，通过温度检测设备对所述待测结构的温度进行监控，使所述待测结构的温度达到温度预设值；同时向所述待测结构通入电流，通过与所述待测结构并联的电压计获得所述待测结构两端的电压，通过与所述待测结构串联的电流计获得所述待测结构内电流；根据电流、电压以及电阻的关系获得所述待测结构在相应温度下的电阻。

通过测量多个温度预设值下，所述待测结构的电阻，建立所述待测结构的温度与电阻的关系。

之后执行步骤s300，将所述待测结构与本发明所提供的电迁移测试装置相连，向所述加热器件通入加热电流对所述待测结构进行加热，并测量所述待测结构的电阻，获取加热电流与待测结构电阻的关系。

具体的，向所述加热器件通入加热电流，使所述加热器件对所述待测结构进行加热，并通过与所述加热器件串联的电流计获得所述加热电流；同时向所述待测结构通入电流，通过与所述待测结构并联的电压计获得所述待测结构两端的电压，通过与所述待测结构串联的电流计获得所述待测结构内电流；根据电流、电压以及电阻的关系获得所述待测结构的电阻。

通过测量加热器件通入不同加热电流情况下，所述待测结构的电阻，获得所述加热电流与所述待测结构电阻的关系。

执行步骤s400，根据待测结构的温度与待测结构的电阻的关系，结合加热电流与待测结构电阻的关系，获得加热电流与待测结构温度的关系。

之后执行步骤s500，再次向所述加热器件中通入加热电流，对所述待测结构进行加热。

此外，在通过加热器件对所述待测结构进行加热的过程中，执行步骤s600，向所述加载电极加载测试电压，并获得所述待测结构在所述测试电压下的感测电流和感测电压，基于所述感测电流和感测电压获得所述待测结构的电阻 变化率。

具体的，通过一外部电源向所述加载电极加载测试电压，使所述待测结构内形成电流；通过与所述待测结构串联的电流计获得所述感测电流，通过与所述感测电极相连的电压计获得所述感测电压，基于所述感测电流和所述感测电压获得所述待测结构的电阻。

根据所述待测结构的设计以及使用环境，选择多个实验温度值(tt)和多个实验电流值(it)。根据所述加热电流与待测结构温度的关系，调节所述加热电流，使所述待测结构的温度达到所述实验温度值tt，并使流经所述待测结构的电流分别达到所述实验电流值it。并且当流经所述待测结构的电流达到所述实验电流值it时，通过所述感测电极获得所述待测结构两侧的电压，根据所述电压值与流经所述待测结构的电流(即所述实验电流值it)，获得所述待测结构的电阻rt。

需要说明的是，所述测试方法是一种加速寿命试验方法，是采用比实际工作条件下更大的电流密度和更高的温度以加速待测结构的失效，并基于实验条件下待测结构的失效时间，获得正常工作条件下所述待测结构的失效时间。因此，本实施例中，选取多个实验温度值和多个测试电流值的步骤中，所述实验温度值的范围在200℃到450℃；所述测试电流值的范围在0.1ma/cm²到50ma/cm²范围内。

进行测试时，当电流流过待测结构时，待测结构内形成有电场，在所述电场的作用下所述待测结构内的金属离子会沿着所述电场的方向产生位移，从而产生质量输运，出现电迁移现象。电迁移现象的结果会使导体的某些部位产生空洞或晶须，从而使所述待测结构的电阻rt增加。所以所述待测结构电阻rt的变化能够表征所述待测结构的电迁移情况。

因此根据所述待测结构的电阻，获得所述待测结构的电阻变化率。本实施例中，以开始测试时所述待测结构的电阻为基准，获得测试过程中所述待测结构的电阻变化率。

当所述电阻变化率达到预设阈值时，执行步骤700，判断所述待测结构实现，获得所述待测结构在测试条件下的第一失效时间ttf。

获得第一失效时间ttf后，执行步骤s800，基于加热电流与待测结构温度的关系，结合与加热电流相对应的第一失效时间，获得所述待测结构的激活能。

根据黑体公式，在固定电流值it条件下，根据电迁移测试中失效时间ttf公式，可以得到失效时间ttf和待测结构温度tt的关系：ln(ttf)＝ea/ktt+c2，其中ttf为失效时间，jt为电流密度，n为电流密度指数，ea为待测结构的激活能，k为玻尔兹曼常数，tt为待测结构的温度，c2为常数。

所以，获得所述待测结构的激活能的步骤包括：基于加热电流待测结构温度的关系，结合与多个加热电流一一对应的多个第一失效时间，获得所述待测结构的激活能。

根据加热电流与待测结构温度的关系，可以获得多个所述加热电流所对应的所述待测结构温度tt，基于多个待测结构的失效时间ttf和待测结构温度tt，可以获得所述待测结构的激活能ea的大小。

具体的，可以根据多个待测结构的失效时间ttf和待测结构温度tt，获得失效时间ttf和待测结构温度tt的关系曲线；根据所述失效时间ttf和待测结构温度tt可以获得所述关系曲线的斜率，所述斜率值即为所述待测结构的激活能ea的大小。

获得第一失效时间ttf后，还可以执行步骤s900，基于加热电流对应的第一失效时间，结合感测电流的电流密度，获得所述待测结构的电流密度指数。

根据黑体公式，在固定温度值tt条件下，电迁移测试中失效时间可以表示为：ttf＝a×jt^-n×exp(ea/ktt)，其中ttf为失效时间，jt为电流密度，n为电流密度指数，ea为待测结构的激活能，k为玻尔兹曼常数，tt为待测结构的，a为常数。所以待测结构的失效时间和测试电流的关系为：ln(ttf)＝-n*lnjt+c1，其中ttf为失效时间，jt为电流密度，n为电流密度指数，ea为待测结构的激活能，k为玻尔兹曼常数，tt为测试温度，c1为常数。

所以，获得所述待测结构的电流密度指数的步骤包括：基于与多个加热电流一一对应的多个第一失效时间，与多个第一失效时间一一对应的多个感 测电流电流密度，获得所述待测结构的电流密度指数。

根据多个感测电流it，可以获得所述感测电流的电流密度jt，基于多个待测结构的失效时间ttf和所述电流密度jt，可以获得所述电流密度指数n的大小。

具体的，可以根据多个待测结构的第一失效时间ttf和所述电流密度jt，获得第一失效时间ttf和所述电流密度jt的关系曲线；根据所述第一失效时间ttf和所述电流密度jt可以获得所述关系曲线的斜率，所述斜率值即为所述待测结构的电流密度指数n的大小。

需要说明的是，为了提高测试精度，本实施例中，所述第一失效时间ttf的数量不少于3个，也就是说，与所述第一失效时间ttf相对应的感测电流it以及加热电流的数量均不少于3个。

最后在获得所述待测结构的激活能与电流密度指数之后，执行步骤s1000，根据所述待测结构的激活能与电流密度指数，结合所述第一失效时间，获得所述测试结构在工作条件下的第二失效时间。

所述测试方法是一种加速寿命试验方法，为提高测试效率，所述感测电流以及与加热电流所对应的待测结构的温度远大于所述待测结构在正常工作时的工作电流io和工作温度io。

所以根据黑体公式，失效时间可以表示为：ttf＝a×jt^-n×exp(ea/ktt)。所以所述待测结构正常工作时的失效时间ttfo可以表示为：ttfo＝(jt/jop)ⁿ×exp[(1/top-1/tt)×ea/k]×ttf，其中，jop为工作电流的电流密度，jt为感测电流的电流密度，n为电流密度指数，ea为待测结构的激活能，k为玻尔兹曼常数，top为工作温度，tt为待测结构的温度，ttf为第一失效时间。

由此根据工作电流的电流密度jop、感测电流的电流密度jt以及工作温度top、待测结构的温度tt，结合步骤s800和步骤s900获得的所述待测结构的激活能ea和电流密度指数n、第一失效时间ttf，可以获得所述待测结构在正常工作时的第二失效时间ttfo。

相应的，本发明还提供一种电迁移测试系统，包括：

本发明所提供的电迁移测试装置；第一加热装置，用于改变所述待测结构的温度；温度获取装置，用于在所述第一加热装置改变所述待测结构温度时获取所述待测结构温度；供电电源，用于在所述第一加热装置改变所述待测结构温度时对所述待测结构进行供电；测试电源，用于在通过加热器件对所述待测结构进行加热的过程中，向所述加载电极加载测试电压；电压获取装置，与所述感测电极相连，用于获取所述待测结构的电压；电流获取装置，与所述待测结构相连，用于获取所述待测结构的电流；加热电流获取装置，与所述加热器件相连，用于获取通入所述加热器件的加热电流；时间获取装置，用于获得待测结构在测试条件下的第一失效时间；预处理装置，与所述温度获取装置相连，用于在所述第一加热装置改变所述待测结构温度时获取所述待测结构温度；与所述加热电流获取装置相连，用于在加热器件通入加热电流时，获取通入加热器件的加热电流；与电压获取装置和电流获取装置相连，用于获取所述待测结构的电压和电流，并根据所述待测结构的电压和电流获得所述待测结构的电阻；在第一加热装置改变所述待测结构温度时，所述预处理装置用于获得待测结构的温度与待测结构的电阻的关系；向所述加热器件通入加热电流对所述待测结构进行加热时，所述预处理装置用于获得加热电流与待测结构电阻的关系；所述预处理装置还用于根据待测结构的温度与待测结构的电阻的关系以及加热电流与待测结构电阻的关系，获得加热电流与待测结构温度的关系；测试处理装置，与电压获取装置和电流获取装置相连，用于获取所述待测结构的电压和电流，并根据所述电压和电流获得所述待测结构的电阻变化率；与所述加热电流获取装置相连，用于在加热器件通入加热电流时，获取通入加热器件的加热电流；所述测试处理装置还用于根据所述电阻变化率判断所述待测结构是否失效，在所述电阻变化率达到预设阈值时判断所述待测结构失效；与所述时间获取装置相连，用于在判断所述待测结构失效时获得所述待测结构在测试条件下的第一失效时间；工作处理装置，与所述预处理装置相连，用于获取加热电流与待测结构温度的关系；与所述测试处理装置相连，用于获得第一失效时间以及与所述第一失效时间相对应的感测电流；用于根据所述第一失效时间并结合加热电流与待测结构温度的关系获得所述待测结构的激活能；用于根据所述感测电流获得所述感测电流的电流密度，并结合与所述感测电流相对应的第一失效时间获 得所述电流密度指数；还用于根据所述待测结构的激活能与电流密度指数获得所述待测结构在工作条件下的第二失效时间。

参考图6，示出了本发明电迁移测试系统一实施例的结构示意图。

所述电迁移测试系统包括：

本发明所提供电迁移测试装置300。

所述电迁移测试装置300为本发明所提供电迁移测试装置，具体方案参考前述电迁移测试装置的实施例，本发明在此不再赘述。

电压获取装置310，与所述感测电极302相连，用于获取所述待测结构303的电压；电流获取装置320，与所述待测结构303相连，用于获取所述待测结构303的电流。

在进行电迁移测试过程中，需要使所述待测结构303内形成电流，获得所述待测结构303的电压，基于电流、电压以及电阻的关系获得所述待测结构303的电阻，通过对所述待测结构303电阻的监测判断所述待测结构303是否失效。因此在电迁移测试过程中，需要获得所述待测结构303的电压和电阻，与所述待测结构303相连的电压获取装置310以及电流获取装置320即用于获取所述待测结构303的电压和电阻。

具体的，本实施例中，所述电压获取装置310可以包括电压计，通过所述感测电极302与所述待测结构303并联；所述电流获取装置320可以包括与所述待测结构303串联的第一电流计。

第一加热装置330，用于改变所述待测结构303的温度；温度获取装置340，用于在所述第一加热装置330改变所述待测结构303温度时获取所述待测结构303温度；供电电源350，用于在所述第一加热装置330改变所述待测结构303温度时对所述待测结构303进行供电。

在进行电迁移测试过程中，需要建立获得加热电流与待测结构303温度的关系，具体的，分别获得加热电流与待测结构303电阻的关系以及待测结构303电阻与待测结构303温度的关系，并根据加热电流与待测结构303电阻的关系以及待测结构303电阻与待测结构303温度的关系获得加热电流与 所述待测结构303电阻的关系。

所述第一加热装置330即用于在获得待测结构303电阻与待测结构303温度的关系的过程中改变所述待测结构303温度。本实施例中，所述第一加热装置330可以为可加热卡盘，所述待测结构303设置于所述可加热卡盘上，所述可加热卡盘能够产生热量以使所述待测结构303的温度上升。

所述温度获取装置340用于获得待测结构303电阻与待测结构303温度关系的过程中获得所述待测结构303的温度，也就是说，所述温度获取装置340用于在所述第一加热装置330改变所述待测结构303温度时获取所述待测结构303温度。本实施例中，所述温度获取装置340可以为红外温度传感器，以获取所述待测结构303的温度。

所述电迁移测试系统还包括：测试电源360，用于在通过加热器件304对所述待测结构303进行加热的过程中，向所述加载电极301加载测试电压；加热电流获取装置370，与所述加热器件304相连，用于获取通入所述加热器件304的加热电流；时间获取装置380，用于获得待测结构303在测试条件下的第一失效时间。

在电迁移测试过程中，需要获得所述加热器件304内流经电流的大小，并结合获得加热电流与待测结构303温度的关系，获得所述待测结构303的温度。因此所述加热电流获取装置370，用于在电迁移测试过程中，获得所述加热电流的大小，也就是说，所述加热电流获取装置370，与所述加热器件304相连，用于获取通入所述加热器件304的加热电流。具体的，所述加热电流获取装置370可以包括与所述加热器件304串联的第二电流计。

所述测试电源360用于电迁移测试过程中向所述加载电极304加载测试电压，也就是说，所述测试电源360用于在通过加热器件304对所述待测结构303进行加热的过程中，向所述加载电极301加载测试电压。

所述时间获取装置380用于在进行电迁移测试过程中，进行计时，以获得所述待测结构303在测试条件下的第一失效时间。具体的，所述时间获取装置380可以包括计时器。

所述电迁移测试是一种加速寿命测试，是采用比实际工作条件下更大的 电流密度和更高的温度以加速待测结构303的失效，并基于实验条件下待测结构303的失效时间，获得正常工作条件下所述待测结构303的失效时间。也就是说，在获得测试条件下的第一失效时间之后，所述电迁移测试系统基于所述第一失效时间获得所述待测结构303在工作条件下的第二失效时间。

具体的，所述电迁移测试系统还包括：用于获得加热电流与待测结构303温度的关系的预处理装置410、用于获得第一失效时间的测试处理装置420以及用于根据所述第一失效时间获所述第二失效时间的工作处理装置430。

结合参考图7，示出了所述预处理装置410、所述测试处理装置420以及所述工作处理装置430的功能框图。

所述预处理装置410与所述温度获取装置340相连，用于在所述第一加热装置330改变所述待测结构303温度时获取所述待测结构303温度；与所述加热电流获取装置370相连，用于在加热器件304通入加热电流时，获取通入加热器件304的加热电流；与电压获取装置310和电流获取装置320相连，用于获取所述待测结构303的电压和电流，并根据所述待测结构303的电压和电流获得所述待测结构303的电阻；在第一加热装置330改变所述待测结构温度时，所述预处理装置410用于获得待测结构303的温度与待测结构303的电阻的关系；向所述加热器件304通入加热电流对所述待测结构303进行加热时，所述预处理装置410用于获得加热电流与待测结构303电阻的关系；所述预处理装置410还用于根据待测结构303的温度与待测结构303的电阻的关系以及加热电流与待测结构303电阻的关系，获得加热电流与待测结构303温度的关系。

具体的，所述预处理装置410包括：

温度单元411，与所述温度获取装置340相连，用于在所述第一加热装置330改变所述待测结构303温度时获取所述待测结构303温度。本实施例中，所述温度单元411与所述红外温度传感器相连，在所述可加热卡片对所述待测结构303进行加热的过程中，获得所述待测结构303的温度。

加热电流单元413，与所述加热电流获取装置370相连，用于在加热器件304通入加热电流时，获取通入加热器件304的加热电流。本实施例中，所述 加热电流单元413与所述第二电流计相连，用于获取所述第二电流计获得的流经所述加热器件304的加热电流的大小。

电阻单元412，与电压获取装置310和电流获取装置320相连，用于获取所述待测结构303的电压和电流，并根据所述待测结构303的电压和电流获得所述待测结构303的电阻。

所述预处理装置410还包括第一处理单元414、第二处理单元415以及电流温度处理单元416。

所述第一处理单元414与所述温度单元411和所述电阻单元412相连，用于在第一加热装置330改变所述待测结构303温度时，获得待测结构303的温度与待测结构303的电阻的关系；所述第二处理单元415与所述电阻单元412和所述加热电流单元413相连，用于向所述加热器件304通入加热电流对所述待测结构303进行加热时，获得加热电流与待测结构303电阻的关系。

所述电流温度处理单元416与所述第一处理单元414相连，用于接收所述第一处理单元414获得的待测结构303温度与待测结构303电阻的关系；与所述第二处理单元415相连，用于接收加热电流与待测结构303电阻的关系；所述电流温度处理单元416基于待测结构303温度与待测结构303电阻关系以及加热电流与待测结构303电阻关系，获得加热电流与待测结构303温度的关系。

测试处理装置420，与电压获取装置310和电流获取装置320相连，用于获取所述待测结构303的电压和电流，并根据所述电压和电流获得所述待测结构303的电阻变化率；与所述加热电流获取装置370相连，用于在加热器件304通入加热电流时，获取通入加热器件304的加热电流；所述测试处理装置420还用于根据所述电阻变化率判断所述待测结构是否失效，在所述电阻变化率达到预设阈值时判断所述待测结构303失效；与所述时间获取装置380相连，用于在判断所述待测结构303失效时获得所述待测结构303在测试条件下的第一失效时间。

具体的，所述测试处理装置420包括：电阻变化单元421和失效判断单 元422，用于获得所述待测结构303的电阻变化率并根据所述电阻变化率判断所述待测结构303是否失效。

电阻变化单元421，与电压获取装置310和电流获取装置320相连，用于获取所述待测结构303的电压和电流，并根据所述电压和电流获得所述待测结构303的电阻变化率。

所述失效判断单元422内设置有预设阈值，所述失效判断单元422与所述电阻编号单元421相连，用于获得所述电阻变化单元421获得的所述电阻变化率。所述实现判断单元422通过比较所述电阻变化率与所述预设阈值的相对大小，以判断所述待测结构303是否失效，在所述电阻变化率大于所述预设阈值时，判断所述待测结构303失效。

所述测试处理装置420还包括：用于计时的时间获取单元423以及加热电流获取单元424。

所述加热电流获取单元424，与所述加热电流获取装置370相连，用于在加热器件304通入加热电流时，获取通入加热器件304的加热电流。具体的，本实施例中，所述加热电流获取单元424与所述第二电流计相连，用于获得加热电流大小。

所述时间获取单元423，与所述时间获取装置380相连，用于在判断所述待测结构失效时获得所述待测结构在测试条件下的第一失效时间。本实施例中，所述时间获取单元423与所述计时器相连，用于在所述计时器停止计时时，获得所述第一失效时间。

工作处理装置430，与所述预处理装置410相连，用于获取加热电流与待测结构303温度的关系；与所述测试处理装置420相连，用于获得第一失效时间以及与所述第一失效时间相对应的感测电流；用于根据所述第一失效时间并结合加热电流与待测结构303温度的关系获得所述待测结构303的激活能；用于根据所述感测电流获得所述感测电流的电流密度，并结合与所述感测电流相对应的第一失效时间获得所述电流密度指数；还用于根据所述待测结构的激活能与电流密度指数获得所述待测结构303在工作条件下的第二失效时间。

所述工作处理装置430包括用于获得电流密度指数的密度指数单元431、用于获得所述待测结构303激活能的激活能单元432以及用于获得第二失效时间的第二失效时间处理单元433。

所述激活能单元432与所述预处理装置410相连，用于获取加热电流与待测结构303温度的关系；还与所述测试处理装置420相连，用于获得所述第一失效时间；还用于基于所述第一失效时间以及加热电流与待测结构303温度的关系，获得所述待测结构303的激活能。

所述密度指数单元431与所述测试处理装置420相连，用于获得第一失效时间以及与所述第一失效时间相对应的感测电流，并根据所述感测电流获得所述感测电流的电流密度；所述密度指数单元431还用于根据所述电流密度，并结合与所述感测电流相对应的第一失效时间获得所述电流密度指数。

所述第二失效时间处理单元433与所述激活能单元432相连，用于获取所述待测结构303的激活能；与所述密度指数单元431相连，用于获得所述电流密度指数；所述第二失效时间还用于根据所述激活能和所述电流密度指数获得所述待测结构303在工作条件下的第二失效时间。

具体的，根据所述待测结构的设计以及使用环境，选择多个实验温度值(tt2)和多个实验电流值(it2)。

根据所述预处理装置410获得的所述加热电流与待测结构温度的关系，根据所述加热电流获取装置370的读数调节所述加热电流的大小，使所述待测结构303的温度达到所述实验温度值tt2。并根据所述电流获取装置320的读数调节所述测试电压360的输出电压，使所述待测结构电流分别达到所述实验电流值it2。

需要说明的是，所述电迁移测试系统采用的是加速寿命测试方法，也就是说，所述电迁移测试系统采用比实际工作条件下更大的电流密度和更高的温度以加速待测结构的失效，并基于实验条件下待测结构303的失效时间，获得正常工作条件下所述待测结构303的失效时间。因此，本实施例中，选取多个实验温度值和多个测试电流值的步骤中，所述实验温度值的范围在200℃到450℃；所述测试电流值的范围在0.1ma/cm²到50ma/cm²范围内。

当所述待测结构303的温度达到所述实验温度值tt2，所述待测结构303电流达到所述实验电流值it2时，所述电阻变化单元420根据所述电压获取装置310和所述电流获取装置320所获得的电压和电阻获得所述待测结构303的电阻rt2。所述电阻变化单元420还根据所述待测结构303的电阻rt2获得所述电阻变化率。具体的，本实施例中，以开始测试时所述待测结构303的电阻为基准，获得测试过程中所述待测结构303的电阻变化率。

进行测试时，当电流流过待测结构时，待测结构303内形成有电场，在所述电场的作用下所述待测结构303内的金属离子会沿着所述电场的方向产生位移，从而产生质量输运，出现电迁移现象。电迁移现象的结果会使所述待测结构303的某些部位产生空洞或晶须，从而使所述待测结构303的电阻rt增加。所以所述待测结构电阻rt的变化率能够表征所述待测结构303的电迁移情况。

所述失效判断单元422获取所述电阻变化单元421获得的所述电阻变化率；所述失效判断单元422内预先设置有预设阈值，所述失效判断单元422比较所述电阻变化率与所述预设阈值之间的相对大小，当所述电阻变化率大于或等于所述预设阈值时，判断所述待测结构303失效。

当所述待测结构303的温度达到所述实验温度值tt2，所述待测结构303电流达到所述实验电流值it2时，所述时间获取装置380开始计时，当所述失效判断单元422判断所述待测结构303失效时，所述时间获取装置380停止计时。所述时间获取单元423与所述时间获取装置380相连，获得所述时间获取装置380的计时结果，为第一失效时间ttf2。

根据黑体公式，在固定电流值it条件下，根据电迁移测试中失效时间ttf公式，可以得到失效时间ttf和待测结构303温度tt的关系：ln(ttf)＝ea/ktt+c2，其中ttf为失效时间，ea为待测结构303的激活能，k为玻尔兹曼常数，tt为待测结构303的温度，c2为常数。

根据加热电流与待测结构温度的关系，所述激活能单元432可以获得多个所述加热电流所对应的所述待测结构温度tt2，从而获得失效时间ttf2和待测结构303温度tt2的关系曲线；所述激活能单元432根据所述失效时间ttf2 和待测结构温度tt2的关系曲线可以获得所述关系曲线的斜率，所述斜率值即为所述待测结构303的激活能ea2的大小。

根据黑体公式，在固定温度值tt条件下，电迁移测试中失效时间可以表示为：ttf＝a×jt^-n×exp(ea/ktt)，其中ttf为失效时间，jt为电流密度，n为电流密度指数，ea为待测结构303的激活能，k为玻尔兹曼常数，tt为待测结构303温度，a为常数。所以待测结构303的失效时间和测试电流的关系为：ln(ttf)＝-n*lnjt+c1，其中ttf为失效时间，jt为电流密度，n为电流密度指数，c1为常数。

根据多个感测电流it2，所述密度指数单元431可以获得所述感测电流it2的电流密度jt2，从而获得失效时间ttf2和所述电流密度jt2的关系曲线；所述密度指数单元431根据所述失效时间ttf2和所述电流密度jt2的关系曲线可以获得所述关系曲线的斜率，所述斜率值即为所述待测结构303的电流密度指数n2的大小。

需要说明的是，为了提高测试精度，本实施例中，所述第一失效时间ttf的数量不少于3个，也就是说，与所述第一失效时间ttf相对应的感测电流it以及加热电流的数量均不少于3个。

所以根据黑体公式，失效时间可以表示为：ttf＝a×jt^-n×exp(ea/ktt)。所以所述待测结构303正常工作时的失效时间ttfo可以表示为：ttfo＝(jt/jop)ⁿ×exp[(1/top-1/tt)×ea/k]×ttf，其中，jop为工作电流的电流密度，jt为感测电流的电流密度，n为电流密度指数，ea为待测结构303的激活能，k为玻尔兹曼常数，top为工作温度，tt为待测结构303的温度，ttf为第一失效时间。

因此最后所述第二失效时间处理单元433根据所述电流密度指数n2以及所述待测结构303的激活能ea2，并结合工作电流的电流密度jop、感测电流的电流密度jt以及工作温度top、待测结构303的温度tt、第一失效时间ttf，获得所述待测结构303在正常工作时的第二失效时间ttfo2。

综上，本发明设置用于对所述待测结构进行加热的加热器件，通过独立的加热器件使所述待测结构的温度达到所述测试条件，从而使温度对所述待 测结构的电迁移的影响与电流对所述待测结构电迁移的影响分开，能够提高所获得的所述待测结构的激活能和电流密度指数的准确性，进而提高所获得的所述待测结构在工作情况下失效时间的准确性，有效提高电迁移测试的准确性。同时，相对于封装级可靠性测试，本发明的技术方案能够有效缩短对所述待测结构进行测试的时间，提高测试效率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。