自加热电迁移测试结构以及晶圆级自加热电迁移测试方法

摘要

本发明提供了一种自加热电迁移测试结构以及晶圆级自加热电迁移测试方法。本发明的晶圆级自加热电迁移测试结构包括：目标金属线、分别与目标金属线两端连接的第一焊盘和第二焊盘、分别布置在第一焊盘和第二焊盘正下方的第三焊盘和第四焊盘、以及将第三焊盘和第四焊盘连接起来的与目标金属线最接近的冗余金属线。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及半导体制造工艺晶圆级电迁移评估；更具体地说，本发明涉及一种自加热电迁移测试结构以及晶圆级自加热电迁移测试方法。

背景技术

电迁移(EM)可靠性验证是产品开发、制程监测的关键项目；常规电迁移评估、验证由于需要封装，在恒流、恒温条件下进行，评估、验证周期长，难以达到生产、开发对时效性的要求；所以，电迁移的晶圆级快速评估方式需求变得越来越急迫。

当前，晶圆级自加热电迁移评估，采用高温、高电流进行加速评估，能有效节省评估时间，给出初步结论。但是，由于采用高温、高电流进行加速测试，测试结构内的实际温度受外界温度和高电流产生的焦耳热共同作用，评估中无法准确确定测试结构的真实温度，这给金属电迁移的寿命评估结果影响很大，最终可能导致评估结论错误风险；如何真实确定测试结构的温度，成为晶圆级自加热电迁移评估的一个难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够使得电迁移评估更加准确、有效的自加热电迁移测试结构以及晶圆级自加热电迁移测试方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种自加热电迁移测试结构，包括：目标金属线、分别与目标金属线两端连接的第一焊盘和第二焊盘、分别布置在第一焊盘和第二焊盘正下方的第三焊盘和第四焊盘、以及将第三焊盘和第四焊盘连接起来的与目标金属线最接近的冗余金属线。

优选地，所述自加热电迁移测试结构还包括：布置在目标金属线正上方的与目标金属线平行布置的一个或多个第一冗余金属线。

优选地，所述自加热电迁移测试结构还包括：布置在与目标金属线最接近的冗余金属线的下方的与目标金属线平行布置的一个或多个第二冗余金属线。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种自加热电迁移测试结构，包括：目标金属线、分别与目标金属线两端连接的第一焊盘和第二焊盘、分别布置在第一焊盘和第二焊盘正上方的第三焊盘和第四焊盘、将第三焊盘和第四焊盘连接起来的与目标金属线最接近的冗余金属线。

优选地，所述自加热电迁移测试结构还包括：布置在目标金属线正下方的与目标金属线平行布置的一个或多个第一冗余金属线。

优选地，所述自加热电迁移测试结构还包括：布置在与目标金属线最接近的冗余金属线的上方的与目标金属线平行布置的一个或多个第二冗余金属线。

为了实现上述技术目的，根据本发明，还提供了一种晶圆级自加热电迁移测试方法，包括：第一步骤：制造根据上述自加热电迁移测试结构；第二步骤：在第一焊盘和第二焊盘上不施加测试电流或测试电压的情况下，通过第三焊盘和第四焊盘测量与目标金属线最接近的冗余金属线的阻值，从而获取与目标金属线最接近的冗余金属线的温度与阻值的关系；第三步骤：在第一焊盘和第二焊盘施压测试电流以及测试温度，以执行加速电迁移评估测试；第四步骤：在加速电迁移评估测试的测试结果的基础上，利用与目标金属线最接近的冗余金属线的温度与阻值的关系，从而推算出目标金属线的实际温度。

优选地，测试电流是高电流，测试温度是高温。

本发明有效修正了测试结构真实温度与烘烤炉温差异，为金属的电迁移评估提供更准确的温度关键参数，使得电迁移评估更加准确、有效。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移测试结构的示意图。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移监测测试方法的流程图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

本发明通过优化设计自加热电迁移测试结构，通过量测测试结构中最近的冗余金属线(虚设金属线)的阻值，再利用冗余金属线的温度与阻值关系，从而获得被测金属线所处的真实温度，为自加热电迁移评估给出更为准确的结果。

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移测试结构的示意图。

如图1所示，根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移测试结构包括：目标金属线10、分别与目标金属线10两端连接的第一焊盘Pad1和第二焊盘Pad2、分别布置在第一焊盘Pad1和第二焊盘Pad2正下方的第三焊盘Pad3和第四焊盘Pad4、将第三焊盘Pad3和第四焊盘Pad4连接起来的与目标金属线10最接近的冗余金属线20。

例如，如图1所示，根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移测试结构还包括：布置在目标金属线10正上方的与目标金属线10平行布置的一个或多个第一冗余金属线(图1示出了两条冗余金属线31和32的示例)。

例如，如图1所示，根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移测试结构还包括：布置在与目标金属线10最接近的冗余金属线20的下方的与目标金属线10平行布置的一个或多个第二冗余金属线40。

例如，如图1所示，所述一个或多个第一冗余金属线的数量为两个。

例如，如图1所示，所述一个或多个第二冗余金属线的数量为一个。

图1所示的上下布置方位仅仅示例，显然可以以目标金属线10镜像整个结构如下：

根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移测试结构包括：目标金属线10、分别与目标金属线10两端连接的第一焊盘Pad1和第二焊盘Pad2、分别布置在第一焊盘Pad1和第二焊盘Pad2正上方的第三焊盘Pad3和第四焊盘Pad4、将第三焊盘Pad3和第四焊盘Pad4连接起来的与目标金属线10最接近的冗余金属线20。

例如，根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移测试结构还包括：布置在目标金属线10正下方的与目标金属线10平行布置的一个或多个第一冗余金属线。

例如，根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移测试结构还包括：以及布置在与目标金属线10最接近的冗余金属线20的上方的与目标金属线10平行布置的一个或多个第二冗余金属线40。

例如，所述一个或多个第一冗余金属线的数量为两个。

例如，所述一个或多个第二冗余金属线的数量为一个。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移监测测试方法的流程图。

如图2所示，根据本发明优选实施例的晶圆级自加热电迁移监测测试方法包括：

第一步骤S1：制造上述自加热电迁移测试结构；

第二步骤S2：在第一焊盘Pad1和第二焊盘Pad2上不施加测试电流或测试电压的情况下，通过第三焊盘Pad3和第四焊盘Pad4测量与目标金属线10最接近的冗余金属线20的阻值，从而获取与目标金属线10最接近的冗余金属线20的温度与阻值的关系；

第三步骤S3：在第一焊盘Pad1和第二焊盘Pad2施压测试电流以及测试温度，以执行加速电迁移评估测试；

第四步骤S4：在加速电迁移评估测试的测试结果的基础上，利用与目标金属线10最接近的冗余金属线20的温度与阻值的关系，从而推算出目标金属线10的实际温度，以便后续寿命评估。

本发明有效修正了测试结构真实温度与烘烤炉温差异，为金属的电迁移评估提供更准确的温度关键参数，使得电迁移评估更加准确、有效。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明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，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。