电迁移测试结构的制作方法

本实用新型属于半导体技术领域，特别是涉及一种电迁移测试结构。

背景技术：

随着集成电路技术的持续发展，芯片上将集成更多的器件，芯片也将采用更快的速度。在这些要求的推进下，器件的几何尺寸将不断缩小，在芯片制造工艺中不断采用新材料、新技术和新的制造工艺。

电迁移(EM)是微电子器件中主要的失效机理之一，电迁移造成金属化的开路和短路，使器件漏电增加，其内在机理是电子与金属原子之间的动量转移。在器件向亚微米、深亚微米发展后，金属线的宽度不断减小，电流密度不断增加，更易于因电迁移而失效。因此，随着工艺的进步，EM的评价备受关注。

其中，等温电迁移试验(ISO-EM)是一种重要的测试方式，图1为现有技术中等温电迁移试验的结构，包括第一测试端11、第二测试端12、第三测试端13、第四测试端14以及待测金属结构15，所述待测金属结构15具有第一金属端151、第二金属端152，其中，所述第一测试端11、第三测试端13均与所述第一金属端151相连接，所述第二测试端12、所述第四测试端14均与所述第二金属端152相连接，在具体的测试过程中，所述一测试端11与所述第二测试端12两端分别加一定的测试电压，同时，通过所述第三测试端13与所述第四测试端14测试待测金属结构15的电阻跳变的时间，记录下跳变时间，推算出待测金属结构15的寿命，其中，在具体的测试过程中，高密度的电流流经所述待测金属结构15时，会增加其焦耳热，进而导致失效，其熔断的3～5ms后会出现短路，进而探测卡片被损坏。

然而，现有的测试结构存在如下问题：在测试过程中，由于等温电迁移试验属于斜坡测试，需要不断的核查试验数据，因此，当探测卡片被烧坏时必须及时更换，不仅增加了试验的复杂程度，也增加了测试成本，因此，设计一种降低测试成本及结构复杂性，并且不降低评估结果准确性的有效进行等温电迁移性能评估的测试结构实属必要。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电迁移测试结构，用于解决现有技术中的在电迁移测试中，由于探测卡片被烧坏时需要及时更换，而造成的增加试验复杂程度以及测试成本的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电迁移测试结构，所述电迁移测试结构包括：

待测金属结构，具有第一金属端、第二金属端；

测试端子，包括第一测试端、第二测试端、第三测试端、第四测试端；

测试保护单元，包括第一串联结构，所述第一串联结构包括一个二极管以及一个与所述二极管串联的多晶硅熔线；

其中，所述第一测试端经由所述测试保护单元与所述第一金属端相连接，所述第三测试端与所述第一金属端相连接，所述第二测试端、所述第四测试端均与所述第二金属端相连接；

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一串联结构中的所述多晶硅熔线一端与所述第一金属端相连接，所述多晶硅熔线的另一端与所述二极管的负极相连接，所述二极管的正极与所述第一测试端相连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述测试保护单元包括多个并联的所述第一串联结构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述测试保护单元还包括第二串联结构，所述第二串联结构与若干个所述第一串联结构并联，其中，所述第二串联结构包括一个二极管以及一个与所述二极管串联的多晶硅熔线，所述多晶硅熔线一端与所述第一金属端相连接，所述多晶硅熔线的另一端与所述二极管的正极相连接，所述二极管的负极与所述第一测试端相连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述测试保护单元包括多个并联的所述第二串联结构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一串联结构中的所述多晶硅熔线一端与所述第一金属端相连接，所述多晶硅熔线另一端与所述二极管的正极相连接，所述二极管的负极与所述第一测试端相连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述测试保护单元包括多个并联的所述第一串联结构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述测试保护单元还包括第二串联结构，所述第二串联结构与若干个所述第一串联结构并联，其中，所述第二串联结构包括一个二极管以及一个与所述二极管串联的多晶硅熔线，所述多晶硅熔线一端与所述第一金属端相连接，所述多晶硅熔线另一端与所述二极管的负极相连接，所述二极管的正极与所述第一测试端相连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述电迁移测试结构还包括若干通孔连线，

其中，所述第一测试端经由所述测试保护单元通过所述通孔连线与所述第一金属端相连接，所述第三测试端通过所述通孔连线与所述第一金属端相连接，所述第二测试端、所述第四测试端通过所述通孔连线与所述第二金属端相连接。

如上所述，本实用新型所提供的电迁移测试结构，在具体操作过程中，具有如下有益效果：

1)可以在保证测试结果精确度的前提下防止探测卡片损坏，降低测试成本以及复杂性；

2)有效的进行等温电迁移性能评估；

3)电迁移测试结构制造过程中不需要增加额外的掩膜层，制造工艺简单；

4)测试过程简单，不需其他硬件支持。

附图说明

图1显示为现有技术中提供的电迁移测试结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例一提供的电迁移测试结构的示意图。

图3显示为本实用新型实施例二提供的电迁移测试结构的示意图。

元件标号说明

11 第一测试端

12 第二测试端

13 第三测试端

14 第四测试端

15 待测金属结构

151 第一金属端

152 第二金属端

21 第一测试端

22 第二测试端

23 第三测试端

24 第四测试端

25 待测金属结构

251 第一金属端

252 第二金属端

26 通孔连线

31 第一串联结构

311 二极管

312 多晶硅熔线

32 第二串联结构

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图2所示，本实用新型提供一种电迁移测试结构，其特征在于，所述电迁移测试结构包括：待测金属结构25，具有第一金属端251、第二金属端252；测试端子，包括第一测试端21、第二测试端22、第三测试端23、第四测试端24；测试保护单元，包括第一串联结构31，所述第一串联结构31包括一个二极管311以及一个与所述二极管311串联的多晶硅熔线312；其中，所述第一测试端与21第一电压源相连接，所述第二测试端22与所述第二电压源相连接，所述第一测试端21经由所述测试保护单元与所述第一金属端251相连接，所述第三测试端23与所述第一金属端251相连接，所述第二测试端22、所述第四测试端24均与所述第二金属端252相连接；

其中，所述第一串联结构31中的所述二极管311为任意二极管，在此不做限制。

作为示例，所述第一串联结构31中的所述多晶硅熔线312一端与所述第一金属端251相连接，所述多晶硅熔线312的另一端与所述二极管311的负极相连接，所述二极管311的正极与所述第一测试端21相连接。

需要说明的是，上述示例在所述第一测试端21所接的所述第一电压源的电压值大于所述第二测试端22所接的第二电压源的电压值时工作，此时电流由所述第一测试端流向所述第二测试端，如图2中箭头方向所示。

作为示例，所述测试保护单元包括多个并联的所述第一串联结构31；图2中以所述第一串联结构31的数量为两个作为示例，但在实际示例中并不以此为限，所述第一串联结构31的数量可以为一个、三个或更多个。

其中，多个并联的所述第一串联结构31可以使所述电迁移测试结构适应更大的电流值，即本实施例的电迁移测试结构可以适用不同大小的电流值，从而提高所述电迁移测试结构的适用广泛性。

作为示例，所述电迁移测试结构还包括若干通孔连线26，其中，所述第一测试端21经由所述测试保护单元通过所述通孔连线26与所述第一金属端251相连接，所述第三测试端23通过所述通孔连线26与所述第一金属端251相连接，所述第二测试端22、所述第四测试端24通过所述通孔连线26与所述第二金属端252相连接。

在具体的操作过程中，在所述第一电压源和第二电压源两端加一定的电压值，则会在所述待测金属结构25以及所述第一串联结构31中产生一定的电流值，随着测试的继续，所述待测金属结构的弱点位置打开，继而出现短路，此时，所述多晶硅熔线312熔断，其熔断时间大约是在所述多晶硅熔线312两端的电流值超过其额定值后的0.1～2μs，优选地，所述时间为1～2μs，记录电阻跳变所需要的时间，从而推算所述待测金属结构25的寿命。

实施例二

如图3所示，本实用新型还提供一种电迁移测试结构，本实施例中所述的电迁移测试结构与实施例一中所述的电迁移测试结构的结构大致相同，二者的区别在于：在实施例二中，所述测试保护单元还包括第二串联结构32，所述第二串联结构32与若干个所述第一串联结构31并联，其中，所述第二串联结构32包括一个二极管311以及一个与所述二极管串联的多晶硅熔线312，所述多晶硅熔线312一端与所述第一金属端251相连接，所述多晶硅熔线312的另一端与所述二极管311的正极相连接，所述二极管311的负极与所述第一测试端21相连接。

需要说明的是，本实施例增加了所述第二串联结构32，可以看出，其二极管的导通方向与所述第一串联结构31的导通方向相反，在所述第一测试端21所接的所述第一电压源的电压值小于所述第二测试端22所接的第二电压源的电压值时所述第二串联结构32工作，即电流从所述第二测试端22流向所述第一测试端21，从而使本实施例提供的电迁移测试结构可以适用不同方向的电流。

作为示例，所述测试保护单元包括多个并联的所述第二串联结构32。

需要说明的是，所述第一串联结构31的数量与所述第二串联结构32的数量，根据所述第一电压源与所述第二电压源间的电压值以及所述多晶硅熔线的预定值(譬如熔点)确定。

本实施例中的所述电迁移测试结构的其他结构与实施例一中所述的电迁移测试结构完全相同，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

实施例三

本实用新型还提供一种电迁移测试结构，本实施例中所述的电迁移测试结构与实施例一中所述的电迁移测试结构的结构大致相同，二者的区别在于：在实施例一中，所述第一串联结构31中的所述多晶硅熔线312一端与所述第一金属端251相连接，所述多晶硅熔线312的另一端与所述二极管311的负极相连接，所述二极管311的正极与所述第一测试端21相连接；而本实施例中，所述第一串联结构31中的所述多晶硅熔线312一端与所述第一金属端251相连接，所述多晶硅熔线312另一端与所述二极管311的正极相连接，所述二极管311的负极与所述第一测试端21相连接。

作为示例，所述测试保护单元包括多个并联的所述第一串联结构31。

本实施例中的所述电迁移测试结构的其他结构与实施例一中所述的电迁移测试结构完全相同，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

实施例四

本实用新型还提供一种电迁移测试结构，本实施例中所述的电迁移测试结构与实施例二中所述的电迁移测试结构的结构大致相同，二者的区别在于：在实施例二中，所述第一串联结构31中的所述多晶硅熔线312一端与所述第一金属端251相连接，所述多晶硅熔线312的另一端与所述二极管311的负极相连接，所述二极管311的正极与所述第一测试端21相连接，所述第二串联结构32包括一个二极管311以及一个与所述二极管串联的多晶硅熔线312，所述多晶硅熔线312一端与所述第一金属端251相连接，所述多晶硅熔线312的另一端与所述二极管311的正极相连接，所述二极管311的负极与所述第一测试端21相连接；而本实施例中，所述第一串联结构31中的所述多晶硅熔线312一端与所述第一金属端251相连接，所述多晶硅熔线312另一端与所述二极管311的正极相连接，所述二极管311的负极与所述第一测试端21相连接，所述第二串联结构32包括一个二极管311以及一个与所述二极管311串联的多晶硅熔线312，所述多晶硅熔线312一端与所述第一金属端251相连接，所述多晶硅熔线312另一端与所述二极管311的负极相连接，所述二极管311的正极与所述第一测试端21相连接。

本实施例中的所述电迁移测试结构的其他结构与实施例二中所述的电迁移测试结构完全相同，具体请参阅实施例二，此处不再累述。

综上所述，本实用新型提供一种电迁移测试结构，所述电迁移测试结构包括：待测金属结构，具有第一金属端、第二金属端；测试端子，包括第一测试端、第二测试端、第三测试端、第四测试端；测试保护单元，包括第一串联结构，所述第一串联结构包括一个二极管以及一个与所述二极管串联的多晶硅熔线；其中，所述第一测试端经由所述测试保护单元与所述第一金属端相连接，所述第三测试端与所述第一金属端相连接，所述第二测试端、所述第四测试端均与所述第二金属端相连接。通过上述方案的实施，克服了在电迁移测试中，由于探测卡片被烧坏时需要及时更换，而造成的增加试验复杂程度以及测试成本的问题，本实用新型提供的电迁移测试结构降低了测试成本以及复杂性，但不降低测试结果的精确度；可以有效的进行等温电迁移性能评估；并且在电迁移测试结构制造过程中不需要增加额外的掩膜层，制造工艺简单；测试过程简单，不需其他硬件支持。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。