应力迁移检测结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭示了一种应力迁移检测结构。所述应力迁移检测结构包括第一金属结构及多个第二金属结构，所述多个第二金属结构的一端与所述第一金属结构相连接；每个第二金属结构通过金属插塞连接多个检测线。本实用新型的应力迁移检测结构能够获得更多的检测数据，因此能够有效的获得正确的设计规格，同时也节省了布局空间。
【专利说明】应力迁移检测结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及集成电路【技术领域】，特别是涉及一种应力迁移检测结构。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的进步，集成电路元件的尺寸也持续微缩化。当集成电路的集成度增加时，芯片的表面无法提供足够的面积来制作所需的内连线，因此，为了配合元件缩小后所增加的内连线，目前的超大规模集成电路(Very Large Scale Integrat1n, VLSI)的结构大都采用多种金属内连线的设计。
[0003]在多种金属内连线结构中，每一层的内连线层通常包括有若干金属内连线，而若干金属内连线间则填充有介电材料予以隔离。另外，相邻的两内连线层之间也利用介电材料予以隔离。由于金属内连线与介电材料的热膨胀系数差异相当大，因此当多重金属内连线所处的环境的温度产生较大的变化时，金属内连线与介电材料所受到的热应力差异也非常大，而使多重金属内连线结构内产生了所谓的应力迁移(Stress Migrat1n，SM)。
[0004]应力迁移的情况请参考图1和图2，图2示出了沿图1中的A-A’线的剖视图，金属内连线通常包括宽金属部1、窄金属部2及金属层4，窄金属部2通过一金属插塞3与上层的一金属层4相连通。当这一结构受到温度突然升高的状况影响时，宽金属部I的膨胀程度远大于窄金属部2的膨胀程度，因此将窄金属部2向外推移；而当这一结构受到温度突然降低的状况影响时，宽金属部I的收缩程度远大于窄金属部2的收缩程度，从而将窄金属部2向内拉扯。如此一来,极易破坏金属插塞3、金属插塞3与窄金属部2及金属插塞3与金属层4之间的衔接，例如会产生金属插塞3断裂，与窄金属部2之间形成孔隙(void)，乃至脱离等情况，造成电路断路，严重影响着电路的可靠性。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于，提供一种应力迁移检测结构，以在应力迁移测试时获得更多的数据，提高应力迁移检测结构的功效。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种应力迁移检测结构，包括:第一金属结构及多个第二金属结构，所述多个第二金属结构的一端均与所述第一金属结构相连接，并且每个第二金属结构通过金属插塞连接多个检测线。
[0007]可选的，对于所述的应力迁移检测结构，所述多个检测线相互平行且均垂直于所述第二金属结构。
[0008]可选的，对于所述的应力迁移检测结构，所述金属插塞与所述检测线的中间位置相连接，所述检测线的两端分别形成子激励端和子检测端。
[0009]可选的，对于所述的应力迁移检测结构，所述第一金属结构的关键尺寸大于0.15 μ m0
[0010]可选的，对于所述的应力迁移检测结构，所述第二金属结构的关键尺寸小于等于0.15 μ m0
[0011]可选的，对于所述的应力迁移检测结构，所述第一金属结构呈方形，所述第二金属结构为条形。
[0012]可选的，对于所述的应力迁移检测结构，所述第一金属结构的四个侧边分别连接一第二金属结构。
[0013]可选的，对于所述的应力迁移检测结构，四个所述第二金属结构的关键尺寸各不相同。
[0014]可选的，对于所述的应力迁移检测结构，所述多个金属插塞距离所述第一金属结构的距离各不相同。
[0015]可选的，对于所述的应力迁移检测结构，每个金属插塞到所述第一金属结构的距离按照设定规格分布。
[0016]本实用新型提供的应力迁移检测结构，通过设置多个第二金属结构，使得在检测时，能够获得第二金属结构的至少一个关键尺寸(⑶)，而且由于设置有多个检测线，因此还能够获得多个关于第二金属结构的长度数据。相比现有技术，能够获得更多的数据，因此能够更加快速有效的获得防止应力迁移带来的破坏所应当满足的设计规格，同时也节省了布局空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为现有技术中内连线层布局的俯视图；
[0018]图2为图1中沿A-A’线的剖视图；
[0019]图3为本实用新型实施例中应力迁移检测结构的俯视图；
[0020]图4为图3中虚线框中沿B-B’线的剖视图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合示意图对本实用新型的应力迁移检测结构进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
[0022]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0023]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型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且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0024]发明人经过长期研究认为，为了解决应力迁移所造成的缺陷，需要应力迁移测试结构能够检测出从第一金属结构到金属插塞之间的安全距离，并且需要连接第二金属结构的实际情况来进一步的认定这一安全距离。
[0025]基于此，本实用新型提出如下的方案:所述应力迁移检测结构包括第一金属结构及多个第二金属结构，所述多个第二金属结构的一端均与所述第一金属结构相连接；并且每个第二金属结构通过金属插塞连接有多个检测线。
[0026]下面对本实用新型做详细介绍。请参考图3，本实用新型的应力迁移检测结构中，所述第一金属结构31优选为方形,其关键尺寸(⑶)大于0.15 μ m。与第一金属结构31连接的第二金属结构32为长条形，其⑶小于等于0.15 μ m。通常第一金属结构31因其相对于第二金属结构32更宽也被称为宽金属(wide metal)，相应的，第二金属结构32则被称为窄金属(narrow metal)。
[0027]在本实用新型的这一优选实施例中，将第一金属结构31设计成方形有利于降低在光刻及刻蚀等工艺过程中的难度。当然，所述第一金属结构31的形状并不限于此，在其他实施例中，所述第一金属结构31还可以是其他形状，并且能够相应的对应一定数量的第二金属结构32。
[0028]请继续参考图3，在第一金属结构31的四个侧边分别连接一第二金属结构32，整体呈十字形分布，如【背景技术】中的探讨，可知不同宽度的金属在受热或受冷时发生的形变不同，因此会导致缺陷产生。那么，为了控制这一情况，就需要对较窄的金属的尺寸进行检测。在本实施例中，使得4个第二金属结构32分别具有不同的CD，则可以检测到4组不同CD的第二金属结构32在面对应力迁移时的状况。
[0029]而仅仅检测不同CD的第二金属结构32，不能够表明在面临应力迁移时器件会受产生何种变化，因此，进一步设置金属插塞33，第二金属结构32通过多个金属插塞33分别与多个检测线34相连接，所述检测线34形成于第二金属结构32上层的金属层中。较佳的，金属插塞33连接于检测线34的中心位置，所述多个金属插塞33距离所述第一金属结构31的距离各不相同。优选的，每个金属插塞33到所述第一金属结构31的距离按照设定规格分布，例如可以是间距相等。所述检测线34较佳的采取相互平行且垂直于第二金属结构32的分布状况。
[0030]所述检测线34的一端形成有子激励端，另一端形成有子检测端。以图3中所示为例，分别包括5个子激励端和5个子检测端，分别记为F1、F2、F3、F4、F5，S1、S2、S3、S4、S5，通过外接线引出。此外，第一金属结构31与第二金属结构32连接处形成有主激励端F，第二金属结构32的另一端形成有主检测端S，皆通过外接线引出。所述子激励端和主激励端用于在测试时施加电压或者电流，而子检测端和主检测端则通过检测经过所述应力迁移测试结构后的测量信号。
[0031]如图3中，沿四个方向的结构除却第二金属结构32的CD不同外，其他皆相同，即，除了上下左右四个方向上的第二金属结构32的⑶不同之外，其余检测线34、激励端和检测端的结构均相同，因此将虚线框中沿B-B’剖视，即可获知本实用新型中的应力迁移测试结构的各层分布。
[0032]请参考图4中的剖视图，其中，第一金属结构31与第二金属结构32相连接，在第二金属结构32上形成有多个金属插塞33，所述金属插塞33与检测线34相连接。所述金属插塞33距离第一金属结构31的距离分别是L1、L2、L3、L4及L5，也即是F分别到F1、F2、F3、F4、F5的距离。在进行测试时，通过在相应的激励端施加电流，通过在检测端的测量，获得测量结果，然后结合金属插塞33距离第一金属结构31的距离，可以判断出测量结果是否异常，从而获得在应力迁移造成影响可以接受的情况下，第一金属结构31及第二金属结构32的最小尺寸。
[0033]由图3中可知，本实用新型中，能够获得第二金属结构32的4种尺寸，并且每种尺寸对应多个第一金属结构31与金属插塞33之间的距离。因此能够获得大量的数据，从而能够快速有效地判断出在特定的工艺条件下，应当选取何种布局，以尽可能的提高器件的可靠性。
[0034]在本实用新型的实施例中，所列举的是包括有4种尺寸的第二金属结构，在每个第二金属结构上方形成有5条检测线。本领域技术人员能够由此获得启示，在不同的工艺要求下，可以改变第一金属结构的形状，第二金属结构的数量以及检测线的数量，使得既能够节约布局空间，又能够简化检测过程。
[0035]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种应力迁移检测结构，其特征在于，包括:第一金属结构及多个第二金属结构，所述多个第二金属结构的一端均与所述第一金属结构相连接，并且每个第二金属结构通过金属插塞连接多个检测线。
2.如权利要求1所述的应力迁移检测结构，其特征在于，所述多个检测线相互平行且均垂直于所述第二金属结构。
3.如权利要求2所述的应力迁移检测结构，其特征在于，所述金属插塞与所述检测线的中间位置相连接，所述检测线的两端分别形成子激励端和子检测端。
4.如权利要求1所述的应力迁移检测结构，其特征在于，所述第一金属结构的关键尺寸大于0.15 μ m。
5.如权利要求1所述的应力迁移检测结构，其特征在于，所述第二金属结构的关键尺寸小于等于0.15 μ m。
6.如权利要求1所述的应力迁移检测结构，其特征在于，所述第一金属结构呈方形，所述第二金属结构为条形。
7.如权利要求6所述的应力迁移检测结构，其特征在于，所述第一金属结构的四个侧边分别连接一第二金属结构。
8.如权利要求7所述的应力迁移检测结构，其特征在于，四个所述第二金属结构的关键尺寸各不相同。
9.如权利要求1所述的应力迁移检测结构，其特征在于，所述多个金属插塞距离所述第一金属结构的距离各不相同。
10.如权利要求9所述的应力迁移检测结构，其特征在于，每个金属插塞到所述第一金属结构的距离按照设定规格分布。
【文档编号】H01L23/544GK204155926SQ201420546188
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】周凤, 胡永锋 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司