专利名称：电子迁移率测试结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种电子迁移率的 测试结构。
背景技术：
在如此大规模的集成电路中，器件之间高可靠、高密度的连接不仅 要在单层中进行，而且需要在多层互连层之间进行，通常利用互连层中 的导线和互连层之间的金属连接孔对半导体器件的进行连接。图l为半导体器件和互连结构简化示意图。如图1所示，半导体器件制造的后段(back end of line, BEOL )工艺在具有金属氧化物半导体(MOS)晶体管的衬 底表面沉积金属前介电层(pre-metal dielectric, PMD) 。 PMD层中的金 属连接孔将MOS晶体管连接至上层互连层。通常PMD层上具有若干层互 连层，每层互连层中都具有金属导线IO，各互连层中的金属导线10通过 互连层之间介质层中的金属连接孔20进行连接。MOS晶体管通过这些互 连层中的导线10和金属连接孔20互相连接从而形成具有特定功能的半导 体器件。金属导线10和金属连接孔20的电连接性能直接影响半导体器件的 性能，特别是金属连接孔20，其导电性能对金属导线IO之间的可靠互连 起着致关重要的作用。单个连接孔是热应力和电应力较为集中的地方， 易出现缺陷(defect)，尤其对于亚微米器件中孔径极微小的连接孔。通 常通过检测电子迁移率来测试金属连接孔20的导电性能。图2和图3为现有电子迁移率测试结构示意图，如图2和图3所示， 金属导线100通过金属连接孔150连接至金属导线200,导线200再通过 金属连接孔250和260连接至金属导线300。测试时，在1端和2端施加 电压，电子e产生移动，其运动方向如图中箭头方向所示。由于图2和 图3中所示测试结构施加的电压极性相反，因此图2和图3中所示的电
子e运动方向相反。通过检测1端和2端之间的电阻可以测得电子迁移 率。现有这种测试结构中，在1端和2端之间施加电压测量1端和2端 之间的电阻值，随着电压值的增加，当电阻值出现异常时，由于连接孔 150与250和260是串联的关系，无法对连接孔进行单独测试，不能准确 定位故障连接孔。实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种电子迁移率的测试结构，能够对金 属连接孔进行单独测试并能够准确定位出现故障的连接孔。为达到上述目的，本实用新型提供了一种电子迁移率的测试结构， 所述测试结构具有第一测试端(1)和第二测试端(2)，所述第一测试 端(1)和第二测试端(2)之间包括第一导线(100)、第二导线(200) 和第三导线(300),所述第一导线(100)和第二导线(200)之间通过 第一连接孔(150)相连，所述第二导线(200)和第三导线(300)之 间通过至少两个第二连接孔(250、 260)相连，所述第一测试端(1) 通过第一导线(IOO)、第一连接孔(150)、第二导线(200)、至少两个 第二连接孔(250、 260)和第三导线(300)电连接至第二测试端(2), 其特征在于所述测试结构还包括第四导线(110)和第五导线(210)， 所述第四导线(110)与所述第一导线(100 )相连，所述第五导线(210 ) 与所述第二导线(200)相连。所述第四导线(IIO)和所述第一导线(IOO)与所述第一连接孔(150) 连接的端部相连。所述第五导线(210 )和所述第二导线(200 )与所述第一连接孔() 连"l妻的端部相连。所述测试结构还包括第六导线(220)，所述第六导线(220)与所 述第二导线(200)相连。所述第六导线(220 )和所述第二导线(200 )与所述第一连接孔(l50 ) 连接的端部相连。本实用新型提供了另一种电子迁移率的测试结构，所述测试结构具 有第一测试端(1 )和第二测试端(2),所述第一测试端(1 )和第二测试端(2 )之间包括第一导线(100 )、第二导线(200 )和第三导线(300 ), 所述第一导线(100)和第二导线(200)之间通过第一连接孔(150) 相连，所述第二导线(200)和第三导线(300)之间通过至少两个第二 连接孔(250、 260)相连，所述第一测试端(1 )通过第一导线(100)、 第一连接孔(150)、第二导线(200)、至少两个第二连接孔(250、 260) 和第三导线(300)连接至第二测试端(2),其特征在于所述测试结 构还包括第四导线(110)、第五导线(210)和第六导线(220)，所述 第四导线(110)与所述第一导线(100)相连，所述第五导线(210) 与所述第二导线(200 )相连，所述第六导线(220 )与所述第二导线(200 ) 相连。所述第四导线(IIO)和所述第一导线(IOO)与所述第一连接孔(150) 连接的端部相连。所述第五导线(210 )和所述第二导线(200 )与所述第一连接孔(150 ) 连接的端部相连。所述第六导线(220 )和所述第二导线(200 )与所述第一连接孔(150 ) 连接的端部相连。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型的电子迁移率测试结构在原有测试结构的基础上，对单 个连接孔增加了单独测试导线，可以在4t测包括连接孔和导线的测试结 构的电子迁移率时对连接孔单独进行测试。因此，能够准确测量单个连 接孔对热应力和电应力的承受能力，准确定位电阻值出现故障的连接 孔，而且不影响对整个测试结构的测量结果。
通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用 新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。附图中相同的部件使 用了相同的附图标记。附图并未刻意按比例绘制，重点在于示出本实用 新型的主旨。在附图中，为清楚起见，放大了层和区域的厚度。图1为半导体器件和互连结构简化示意图； 图2和图3为现有电子迁移率测试结构示意图； 图4为根据本实用新型实施例的电子迁移率测试结构示意图。
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。 但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域用新型不受下面公开的具体实施的限制。图4为才艮据本实用新型实施例的电子迁移率测试结构示意图。本实 用新型的电子迁移率测试结构可以根据实际晶片布局情况设置在晶片 的任何一个测试区域的特定层中。形成这种结构的工艺，包括金属连接 孔150、 250和260的形成工艺、金属导线100、 200和300的形成工艺， 与器件中的金属连接孔和金属导线的形成工艺完全相同，因此其测试结 果具有代表性。如图4所示，本实用新型的电子迁移率测试结构具有测 试端1和测试端2，测试端1和测试端2之间包括导线100、导线200 和导线300,其中导线100和导线200之间通过连接孔150相连，导线 200和导线300之间通过至少两个连接孔250和260相连，测试端1通 过导线100、连接孔150、导线200、连接孔250和260以及导线300 连接至测试端2。此外，本实用新型的电子迁移率测试结构还包括导线 110和导线210,还可以包括导线220，其中导线IIO与导线IOO相连，
导线210与导线200相连，导线220与导线200相连。4艮据本实用新型， 导线110和导线100的与连接孔150连4妄的端部相连；导线210和导线 200的与连4妄孔150连4妻的端部相连；导线220和导线200的与连接孔 150连4^的端部相连。测试时，在1端和2端施加电压，电子e产生移动，其运动方向如 图中箭头方向所示。通过4企测1端和2端之间的电阻可以测得电子迁移 率。在常规测试时，1端和2端施加正常范围的电压值以测试1端和2 端之间的电子迁移率。通常为了测试连接孔和导线的可靠性，需要进行 典型试验，即加大1端和2端电压至器件设计参数的极限电压值，以考 验连接孔150、 250和260极限电压值下对热应力和电应力的承受能力。 在典型试验的情况下，单个连接孔150的热应力和电应力较为集中，易 出现缺陷(defect)。本实用新型的测试结构，可以通过测量 端和 端 之间的电阻来单独测试连接孔150的电阻变化，从而测量其电子迁移率， 进而确定其对极限热应力和电应力的承受能力。或者通过测量②端和④ 端的电阻，以及①端和③端的电阻，②端和③端的电阻，均可以单独对 连接孔150的性能进行测试。此外还可以利用四线制的测量方法，即测 量①和②端与③端和④端之间的电阻来获得更加准确的连^^妄孔150的电 阻值。本实用新型能够准确测量单个连接孔150对热应力和电应力的承 受能力，准确定位电阻值出现故障的连接孔，例如150。而且上述测试 过程并不影响对整个测试结构的测试端1和2之间的电子迁移率测量结 果。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型 作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，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 实用新型技术方案作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筒单修改、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。
权利要求1、 一种电子迁移率的测试结构，所述测试结构具有第一测试端(1 )和第二测试端(2)，所述第一测试端(1 )和第二测试端(2)之间包括 第一导线(100)、第二导线(200)和第三导线(300)，所述第一导线(100)和第二导线(200)之间通过第一连接孔(150)相连，所述第 二导线(200)和第三导线(300)之间通过至少两个第二连接孔(250、 260)相连,所述第一测试端(1 )通过第一导线(100)、第一连接孔(150)、 第二导线(200)、至少两个第二连接孔(250、 260)和第三导线(300) 电连接至第二测试端(2),其特征在于所述测试结构还包括第四导线(110)和第五导线(210 ),所述第四导线(110 )与所述第一导线(100 ) 相连，所述第五导线(210)与所述第二导线(200)相连。
2、 如权利要求1所述的测试结构，其特征在于所述第四导线(110) 和所述第一导线(100)与所述第一连接孔(150)连接的端部相连。
3、 如权利要求1所述的测试结构，其特征在于所述第五导线(210) 和所述第二导线(200)与所述第一连接孔(150)连接的端部相连。
4、 如权利要求1所述的测试结构，其特征在于所述测试结构还 包括第六导线(220)，所述第六导线(220)与所述第二导线(200)相连。
5、 如权利要求4所述的测试结构，其特征在于所述第六导线(220 ) 和所述第二导线(200)与所述第一连接孔(150)连接的端部相连。
6、 一种电子迁移率的测试结构，所述测试结构具有第一测试端(1 ) 和第二测试端(2)，所述第一测试端(1)和第二测试端(2)之间包括 第一导线(100)、第二导线(200)和第三导线(300)，所述第一导线(100)和第二导线(200)之间通过第一连接孔(150)相连，所述第 二导线(200)和第三导线(300)之间通过至少两个第二连接孔(250、 260)相连，所述第一测试端(1 )通过第一导线(100)、第一连接孔(150)、 第二导线(200)、至少两个第二连接孔(250、 260)和第三导线(300) 连接至第二测试端(2),其特征在于所述测试结构还包括第四导线 (110)、第五导线(210)和第六导线(220)，所述第四导线(110)与 所述第一导线(100 )相连，所述第五导线(210 )与所述第二导线(200 ) 相连，所述第六导线(220)与所述第二导线(200)相连。
7、 如权利要求6所述的测试结构，其特征在于所述第四导线(110) 和所述第一导线(100)与所述第一连接孔(150)连接的端部相连。
8、 如权利要求6所述的测试结构，其特征在于所述第五导线(210 ) 和所述第二导线(200)与所述第一连接孔(150)连接的端部相连。
9、 如权利要求6所述的测试结构，其特征在于所述第六导线(220 ) 和所述第二导线(200)与所述第一连接孔(150)连接的端部相连。
专利摘要一种电子迁移率的测试结构，具有第一测试端和第二测试端，所述第一测试端和第二测试端之间包括第一导线、第二导线和第三导线，第一导线和第二导线之间通过第一连接孔相连，第二导线和第三导线之间通过至少两个第二连接孔相连，第一测试端通过第一导线、第一连接孔、第二导线、至少两个第二连接孔和第三导线电连接至第二测试端，其特征在于还包括第四导线和第五导线，第四导线与所述第一导线相连，第五导线与所述第二导线相连。本实用新型的电子迁移率测试结构对单个连接孔增加了单独测试导线，可以在检测包括连接孔和导线的测试结构的电子迁移率时对连接孔单独进行测试。因此，能够准确测量单个连接孔对热应力和电应力的承受能力，准确定位电阻值出现故障的连接孔，而且不影响对整个测试结构的测量结果。
文档编号H01L23/544GK201022075SQ200620162628
公开日2008年2月13日 申请日期2006年12月28日 优先权日2006年12月28日
发明者宁先捷 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司