单侧引出电压测试焊盘的单通孔跨层型电迁移测试结构制造技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，具体涉及一种单侧引出电压测试焊盘的单通孔跨层型电迁移测试结构，包括硅衬底层和绝缘介质层，所述硅衬底层的顶部设有所述绝缘介质层，还包括：位于所述绝缘介质层内部的金属化测试线、互连检测线和通孔；所述金属化测试线：用于进行电迁移效应的测试；所述互连检测线：用于互连和进行检测的金属线；所述通孔：用于多层级结构互连；大面积金属化的电流测试焊盘和电压测试焊盘：分别用于电流输入和电压读取。所述互连检测线包括：测试线互连段、金属互连线和电压检测线。所述测试结构，包含两层金属层，用于评价半导体器件制造过程中引起的电迁移可靠性问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
单侧引出电压测试焊盘的单通孔跨层型电迁移测试结构


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种单侧引出电压测试焊盘的单通孔跨层型电迁移测试结构。

技术介绍

[0002]电迁移(Electromigration)是指金属导体材料中的金属离子在大量电子运动的作用下发生迁移的现象，宏观表现为金属物质的移动。当金属导体材料中通过大电流时，这种效应尤其明显。集成电路成功实现商业化后，电迁移成为了半导体可靠性领域中的重点关注机理之一。测试结构（Test Characterization vehicle）是一种对半导体器件可靠性进行评价的晶圆级或封装级的结构，目的在于找出其可靠性缺陷，采取措施加以解决，确保器件在整个产品寿命期间有良好的可靠性，测试结构可以进行物理参数、工艺参数、器件参数或电路参数测量。
[0003]其中，用于电迁移的测试结构设计一般为金属线类测试结构，由CMOS工艺中各层的金属线以及不同层之间互相连接的VIA孔组成。通过特定向测试结构施加电、热应力模拟电迁移试验，通过试验数据评估被试工艺可靠性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种单侧引出电压测试焊盘的单通孔跨层型电迁移测试结构，用于评价半导体器件制造过程中引起的电迁移可靠性问题。
[0005]本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种单侧引出电压测试焊盘的单通孔跨层型电迁移测试结构，包括硅衬底层和绝缘介质层，所述硅衬底层的顶部设有所述绝缘介质层，还包括：位于所述绝缘介质层内部的金属化测试线、互连检测线、通孔、电流测试焊盘和电压测试焊盘；所述金属化测试线：用于进行电迁移效应的测试；所述互连检测线：用于互连和进行检测的金属线；所述通孔：用于多层级结构互连；大面积金属化的电流测试焊盘和电压测试焊盘：分别用于电流输入和电压读取。
[0006]优选的，所述互连检测线包括：测试线互连段、金属互连线和电压检测线。
[0007]优选的，所述测试结构，包含两层金属层；其中所述金属化测试线、所述金属互连线和所述电流测试焊盘位于第一层；所述金属化测试线通过所述测试线互连段与所述金属互连线导通，所述金属互连线的引出端连接有所述电流测试焊盘，且通过刻蚀工艺使位于所述绝缘介质层内部的所述电流测试焊盘裸露；所述电压检测线和所述电压测试焊盘位于第二层；所述电压检测线通过所述通孔与所述金属互连线导通，形成跨层结构，同时所述电压检测线的引出端连接有所述电压测试焊盘，且通过刻蚀工艺使位于所述绝缘介质层内部的所述电压测试焊盘裸露。
[0008]优选的，所述金属化测试线采用两种工艺线宽，分别为固定线宽和最小线宽；且其固定线宽为2um，最小线宽遵照产品工艺线设计规则；其长度均大于等于800um。
[0009]优选的，所述测试线互连段：规定测试线互连段的长度为金属化测试线的端部与通孔之间的距离；其线宽为所述金属化测试线的长度的2倍；其长度需满足所述金属化测试线与所述金属化测试线加两端的所述测试线互连段长度之比大于等于95%，且小于等于8um。
[0010]优选的，所述金属互连线的线宽为所述金属化测试线的长度的2倍，其长度大于等于80um。
[0011]优选的，所述电压检测线的线宽小于等于所述金属化测试线的线宽，其长度大于等于80um。
[0012]优选的，用于连接所述金属互连线和所述电压检测线的所述通孔数量为1个，其为单通孔结构。
[0013]优选的，单个所述通孔的大小取设计规则允许的最小值；所述通孔分别与金属层Metal 1和金属层Metal 2之间的包边距离，均取设计规则允许的最小值。
[0014]优选的，所述电压测试焊盘、所述电流测试焊盘的长度和宽度至少应设计为不小于所述金属互连线宽度的5倍。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术用于表征被试工艺金属化测试线及通孔的电迁移效应可靠性。在进行测试时，需要在电流源两端加电流，通过独立的电压回路测量金属线两端的电压，观察金属线的电阻变化量。用于评价半导体器件制造过程中引起的电迁移可靠性问题。
[0016]若直接测量PAD之间的电压，会引入不必要的寄生参数。电压的测量也需要形成电流回路，只是电流极小，而电迁移测试中的电流较大，将电压测量回路与电流应力回路合并在一起，即用大电流测量电压会影响电压测量的精度。如果测试过程中断开电流再进行电压测量，则会破坏应力的持续性，造成测试结果的不准确。因此，电迁移测试过程中的电流回路和电压回路需相互独立。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术平面结构示意图；图2为本专利技术电压端跨层结构平面示意图；图3为本专利技术的单通孔互连结构的局部放大图；图4为本专利技术的纵向剖面图一；图5为本专利技术的纵向剖面图二；图6为本专利技术的互连检测线结构图。
[0019]图中：1
‑
金属化测试线、2
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互连检测线、21
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测试线互连段、22
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金属互连线、23
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电压检测线、3
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通孔、4
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电流测试焊盘、5
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电压测试焊盘。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例1：请参阅图1~6所示，本实施例具体公开提供了一种单侧引出电压测试焊盘的单通孔跨层型电迁移测试结构的技术方案，包括硅衬底层和绝缘介质层，硅衬底层的顶部设有绝缘介质层，还包括：位于绝缘介质层内部的金属化测试线1、互连检测线2、通孔3、电流测试焊盘4和电压测试焊盘5；金属化测试线1：用于进行电迁移效应的测试；互连检测线2：用于互连和进行检测的金属线；通孔3：用于多层级结构互连；大面积金属化的电流测试焊盘4和电压测试焊盘5：分别用于电流输入和电压读取。
[0022]具体的，互连检测线2包括：测试线互连段21、金属互连线22和电压检测线23。
[0023]具体的，测试结构，包含两层金属层；其中金属化测试线1、金属互连线22和电流测试焊盘4位于第一层；金属化测试线1通过所述测试线互连段21与金属互连线22导通，金属互连线22的引出端连接有电流测试焊盘4，且通过刻蚀工艺使位于绝缘介质层内部的电流测试焊盘4裸露；电压检测线23和电压测试焊盘5位于第二层；电压检测线23通过通孔3与金属互连线22导通，形成跨层结构，同时电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单侧引出电压测试焊盘的单通孔跨层型电迁移测试结构，包括硅衬底层和绝缘介质层，所述硅衬底层的顶部设有所述绝缘介质层，其特征在于，还包括：位于所述绝缘介质层内部的金属化测试线（1）、互连检测线（2）、通孔（3）、电流测试焊盘（4）和电压测试焊盘（5）；所述金属化测试线（1）：用于进行电迁移效应的测试；所述互连检测线（2）：用于互连和进行检测的金属线；所述通孔（3）：用于多层级结构互连；大面积金属化的电流测试焊盘（4）和电压测试焊盘（5）：分别用于电流输入和电压读取。2.根据权利要求1所述的电迁移测试结构，其特征在于：所述互连检测线（2）包括：测试线互连段（21）、金属互连线（22）和电压检测线（23）。3.根据权利要求2所述的电迁移测试结构，其特征在于：所述测试结构，包含两层金属层；其中所述金属化测试线（1）、所述金属互连线（22）和所述电流测试焊盘（4）位于第一层；所述金属化测试线（1）通过所述测试线互连段（21）与所述金属互连线（22）导通，所述金属互连线（22）的引出端连接有所述电流测试焊盘（4），且通过刻蚀工艺使位于所述绝缘介质层内部的所述电流测试焊盘（4）裸露；所述电压检测线（23）和所述电压测试焊盘（5）位于第二层；所述电压检测线（23）通过所述通孔（3）与所述金属互连线（22）导通，形成跨层结构，同时所述电压检测线（23）的引出端连接有所述电压测试焊盘（5），且通过刻蚀工艺使位于所述绝缘介质层内部的所述电压测试焊盘（5）裸露。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾沛，虞勇坚，万永康，陆坚，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：