挤出失效监视器结构及其方法技术

本发明专利技术涉及挤出失效监视器结构及其方法。一种用于监视挤出失效的结构和方法。所述结构包括：具有第一和第二端的测试布线；接触所述测试布线的第一和第二端的第一和第二过孔；与所述测试布线电隔离并围绕所述测试布线的周边的第一监视器结构；以及在所述测试布线之上的第二监视器结构，所述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监视器结构在所述测试布线的至少所述第一端之上延伸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路领域；更具体而言，涉及用于检测与高电流密度设置的电迁斜目关的金属挤出(extrusion)的方法和结构。
技术介绍
在现代的集成电路中，通过在层间介质(ILD)层中形成的布线将形 成在半导体衬底上的器件例如晶体管互连为电路。在高电流密度时，布线中的金属可以沿电子流动的方向迁徙积累在布线的阳极端，直到金属的积、 累造成了层间介质层的层离和将金属挤出布线的端点。这些挤出可以使邻 近的布线短路，导致电路失效。补救的方法是使布线更宽和/或更厚以降低 电流密度，然而较宽的线路会使用较多的集成电路芯片面积并且密集布线 方案即使可行也会更加的困难。从挤出监视器收集的数据使得能够在集成 电路中使用最小布线截面面积的布线。当前，工业上使用电迁徙或挤出测试结构来监视该失效机制。然而， 当前的监视器仅可以检测在相同的ILD层中横向延伸到邻近的布线的故 障。然而，不能检测垂直延伸并使上层或下层ILD层中的布线短路的挤出。 因此，需要可以检测垂直和横向挤出的挤出监视器。
技术实现思路
本专利技术的第一方面是一种结构，包括导电测试布线，形成在衬底的 顶表面之上的第一介质层中，所述测试布线的底表面面向所述衬底的所述 顶表面，所述测试布线具有第一和第二端，所述测试布线的顶表面与所述 测试布线的所述底表面相对；导电第一监^f见器结构，形成在所述第一介质 层中，所述第一监视器结构的底表面面向所述村底的所述顶表面，所述第一监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第 一监视器结构围绕所述测试布线的周边；导电第二监视器结构，形成在所述第一介质层之上的第二介 质层中，所述第二监视器结构的底表面面向所述测试布线的所述顶表面， 所述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监^f见器结构在所述 测试布线的所述第一端之上延伸；以及导电第一和第二过孔，(i)位于所 述衬底的所述顶表面与所述测试布线之间，所述第一过孔在所述笫一端处 物理和电接触所述测试布线的所述底表面，以及所述第二过孔在所述第二 端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，或者(ii)位于所述测试 布线与所述笫二监视器结构之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电 接触所述测试布线的所述顶表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理 和电接触所述测试布线的所述顶表面。本专利技术的第二方面是一种方法，包括以下步骤在衬底的顶表面之上 的第一介质层中形成导电测试布线，所述测试布线的底表面面向所述村底 的所述顶表面，所述测试布线具有第一和第二端，所述测试布线的顶表面 与所述测试布线的所述底表面相对；在所述第一介质层中形成导电第一 监视器结构，所述第 一监视器结构的底表面面向所述衬底的所述顶表面， 所述监S见器结构与所述测试布线电隔离，所述第一监视器结构围绕所述测 试布线的周边；在所述第一介质层之上的第二介质层中形成导电第二监 -f见器结构，所述第二监4^器结构的底表面面向所述测试布线的顶表面，所 述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监视器结构在所述测 试布线的所述第一端之上延伸;以及形成导电第一和第二过孔，(i)位于 所述衬底的所述顶表面与所述测试布线之间，所述第一过孔在所述第一端 处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，以及所述第二过孔在所述第 二端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，或者(ii)位于所述测 试布线与所述第二监视器结构之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和 电接触所述测试布线的所述顶表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物 理和电接触所述测试布线的所述顶表面。附图说明在所附权利要求中阐述了本专利技术的特征。然而，通过参考示例性实施例的下列详细的描述并结合附图阅读时，将最好地理解本专利技术，其中图1A是顶视图，图1B、 1C和1D是通过根据本专利技术的第一实施例的 挤出监视器结构的各个线1B-1B、 1C-1C以及1D-1D的截面视图2是图1A、 1B、 1C和1D的挤出监视器的每一个ILD层中的导电 结构的分解顶视图3A是顶视图，图3B、 3C和3D图是通过用于根据本专利技术的第一实 施例的挤出监视器结构的可选的布线方案的各个线3B-3B、 3C-3C和 3D-3D的截面视图4A是图3A、 3B、 3C和3D的挤出监视器的每一个ILD层中的导 电结构的分解顶浮见图4B、 4C和4D是用于图4A中示例的挤出监视器的层的可选的结榔 的顶视图5A是顶视图，图5B、 5C和5D是通过根据本专利技术的第二实施例的 挤出监浮见器结构的各个线5B-5B、 5C-5C和5D-5D的截面浮见图6是图5A、 5B、 5C和5D的挤出监视器的每一个ILD层中的导电 结构的分解顶视图7A是顶视图，图7B、 7C和7D是通过用于根据本专利技术的第二实施 例的挤出监视器结构的可选的布线方案的各个线7B-7B、 7C-7C和7D-7D 的截面浮见图8是图7A、 7B、 7C和7D的挤出监视器的每一个ILD层中的导电 结构的分解顶视图9是本专利技术的第一实施例的修改的版本的挤出监视器的每一个ILD 层中的导电结构的分解顶视图10是本专利技术的第二实施例的修改的版本的挤出监视器的每一个 ILD层中的导电结构的分解顶浮见图11是本专利技术的第一实施例的另一修改的版本的挤出监视器的每一个ILD层中的导电结构的分解顶视图12是根据本专利技术的第二实施例的另一修改的版本的挤出监视器的 每一个ILD层中的导电结构的分解顶浮见图13A是顶^L图，图13B、 13C和13D是通过根据本专利技术的可选的布 线方案的挤出监3见器结构的各个线13B-13B、 13C-13C和13D-13D的截面 视图；以及图14是图13A、 13B、 13C和13D的挤出监视器的每一个ILD层中 的导电结构的分解顶视图。具体实施例方式Ahsan等的美国专利7,119,545中给出了电迁徙挤出的描述和电迁徙 挤出的机理，在此将其整体引入作为参考。图1A是顶视图，图1B、 1C和1D是通过根据本专利技术的第一实施例的 挤出监视器结构的各个线1B-1B、 1C-1C和1D-1D的截面视图。在图1A、 1B、 1C和1D中，在衬底100的顶表面上形成的是第一层间介质层(ILD ) 105，在第一 ILD层的顶表面上形成的是第二 ILD层110，以及在第二 ILD 层的顶表面上形成的是第三ILD层115。在第二 ILD层110中形成的是导 电的并矩形环状的第一挤出监视器结构120，该第一挤出监碎见器结构120 在该环的相对的端处具有整体形成的连接器布线125A和125B。第一挤出 监视器120完全包围同样在第二ILD层110中形成的电迁徙测试布线130 的周边。通过在第二ILD层110中形成的各自的过孔140A和140B，将在 第一 ILD层105中形成的导电布线135A和135B连接到电迁徙测试布线 130的相对的端。在第三ILD层115中形成的是第二和第三挤出监视器结 构145A和145B，笫二和第三挤出监视器结构145A和145B被形成在电迁 徙测试布线130的各自的相对的端之上并具有整体形成的连接器布线 150A和150B。在一个实例中，布线135A和135B、过孔140A和140B、测试布线130 以及第一、第二和第三挤出监视器120、 145A和145B是镶嵌结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：　导电测试布线，形成在衬底的顶表面之上的第一介质层中，所述测试布线的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述测试布线具有第一和第二端，所述测试布线的顶表面与所述测试布线的所述底表面相对；　导电第一监视器结构，形成在所述第一介质层中，所述第一监视器结构的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述第一监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第一监视器结构围绕所述测试布线的周边；　导电第二监视器结构，形成在所述第一介质层之上的第二介质层中，所述第二监视器结构的底表面面向所述测试布线的顶表面，所述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监视器结构在所述测试布线的所述第一端之上延伸；以及　导电第一和第二过孔，（ｉ）位于所述衬底的所述顶表面与所述测试布线之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，或者（ｉｉ）位于所述测试布线与第一和第二监视器结构之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面。

【技术特征摘要】
US 2007-8-6 11/834,0541.一种结构，包括导电测试布线，形成在衬底的顶表面之上的第一介质层中，所述测试布线的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述测试布线具有第一和第二端，所述测试布线的顶表面与所述测试布线的所述底表面相对；导电第一监视器结构，形成在所述第一介质层中，所述第一监视器结构的底表面面向所述衬底的所述顶表面，所述第一监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第一监视器结构围绕所述测试布线的周边；导电第二监视器结构，形成在所述第一介质层之上的第二介质层中，所述第二监视器结构的底表面面向所述测试布线的顶表面，所述第二监视器结构与所述测试布线电隔离，所述第二监视器结构在所述测试布线的所述第一端之上延伸；以及导电第一和第二过孔，(i)位于所述衬底的所述顶表面与所述测试布线之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述底表面，或者(ii)位于所述测试布线与第一和第二监视器结构之间，所述第一过孔在所述第一端处物理和电接触所述测试布线的所述顶表面，以及所述第二过孔在所述第二端处物理和电接触所述测试布线的所述项表面。2. 根据权利要求l的结构，还包括导电第三监视器结构，形成在所述第一介质层之上的第二介质中，所 述第三监视器结构的底表面面向所述测试布线的所述顶表面，所述第三监 -f见器结构与所述测试布线电隔离，所述第三监视器结构在所述测试布线的 所述第二端之上延伸。3. 根据权利要求1的结构，其中所述第二监视器结构为(i)板，所 ii^邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之上延伸，或者(ii) 所迷第二监视器结构包括间隔开的条，所述条沿相对于延伸通过所述测试 布线的所述第一和第二端的轴的横向方向延伸，所述条邻近所述第一过孔 在所述第 一监视器结构的区域之上延伸。4. 根据权利要求l的结构，其中所述第二监视器结构从所述测试布线 的所述第 一端延伸到所迷第二端。5. 根据权利要求4的结构，其中所述第二监视器结构为(i)板，所 述板邻近所述第 一过孔并邻近所述第二过孔在所述第 一监视器结构的区域 之上，或者(ii)所述第二监视器结构包括间隔开的条，所述条沿相对于 延伸通过所述测试布线的所述第一和第二端的轴的横向方向延伸，所述条 邻近所述第一过孔在所迷第一监视器结构的区域之上延伸。6. 根据权利要求2的结构，还包括导电第四监视器结构，形成在所述第一介质层之下的第三介质层中， 所述第四监视器结构的顶表面面向所述测试布线的底表面，所述第四监视 器结构与所述测试布线电隔离，所述第四监视器结构(i)在所述第一端之 上延伸或者(ii)在整个的所述测试布线之上延伸。7. 根据权利要求6的结构，其中所述笫四监视器结构为(i)板，所 述板邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之下，或者(ii)所 述第四监视器结构包括间隔开的平行的条，所述平行的条沿相对于延伸通 过所述测试布线的所述第一和第二端的轴的垂直方向延伸，所述平行的条 邻近所述第一过孔在所述第一监视器结构的区域之下延伸。8. 根据权利要求l的结构，其中通过一个或多个导电过孔将所述第一 监视器结构的顶表面物理和电连接到所述第二监视器结构的所述底表面。9. 根据权利要求1的结构，其中(i)所述测试布线是镶嵌布线或者 (ii)所述测试布线是双镶嵌布线并且整体形成第一和第二过孔与所述测试布线。10. 根据权利要求l的结构，其中所述测试布线与笫一和第二监视器 结构每一个独立地包括A1、 Ag、 Au、 Cu、 Al合金、Ag合金、Au合金、 Cu合金、Ta、 TaN、 Ti、 Ti...

【专利技术属性】
技术研发人员：RG菲利皮，JR小劳埃德，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]