一种电迁移测试的方法技术

本申请技术方案提供一种电迁移测试的方法，包括：获得待测样本的实际应用条件、电迁移测试时的应力温度以及失效分布方差；基于所述失效分布方差，获得在所述应力温度下，满足所述实际应用条件时的应力测试时间t

【技术实现步骤摘要】
一种电迁移测试的方法


[0001]本申请涉及半导体测试领域，尤其涉及一种电迁移测试的方法。

技术介绍

[0002]电迁移(EM，Electromigration)是微电子器件中主要的失效机理之一，电迁移会造成金属化的开路和短路，使器件漏电流增加。当器件向亚微米、深亚微米发展后，金属化的宽度不断减小，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的评估备受重视。
[0003]传统的评估EM的方法主要有封装级可靠性(PLM，Package
‑
Level Reliability)EM测试和晶圆级可靠性(WLR，Wafer
‑
Level Reliability)等温电迁移(Iso
‑
EM)测试。由于WLR IsoEM本身的测试机制对于缺陷的侦测有着快速响应的良好效果，因此被广泛应用于工程变更的评估上。

技术实现思路

[0004]本申请要解决的技术问题是提供一种电迁移测试的方法，可以在线上及时且快速的评估EM失效风险，提高测试效率，同时还可以解决烧卡或烧衬垫的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供了一种电迁移测试的方法，包括：获得待测样本的实际应用条件、电迁移测试时的应力温度以及失效分布方差，其中所述实际应用条件包括所述待测样本在实际应用场景下的电流密度和温度及满足特定失效率的最低寿命，所述应力温度为电迁移测试过程中，所述待测样本达到恒温时的温度；基于所述失效分布方差，获得在所述应力温度下，满足所述实际应用条件时的应力测试时间t
stress
，所述应力测试时间t
stress
为所述待测样本的温度刚到所述应力温度时至电迁移测试结束时的时间；获得电迁移测试时间，且t
stress
+t
st
≤t＜t
shift
，其中，t为电迁移测试时间，t
st
为所述待测样本的温度刚到所述应力温度时的时间，t
shift
为在相同电迁移测试条件下，所述待测样本的电阻达到失效基准时的时间；在所述应力温度和所述电迁移测试时间下进行电迁移测试，获得电迁移测试结果。
[0006]在本申请实施例中，获得在所述应力温度下，满足所述实际应用条件时的应力测试时间t
stress
的方法包括：根据Black方程和电迁移失效分布密度函数，获得寿命和累积失效等于50％时的失效时间之间的普适关系；根据所述普适关系，分别外推获得所述待测样本为正常样本时的正常寿命lt
baseline，yr
和累积失效等于50％时的失效时间t
baseline，yr，50
之间的第一关系，以及在实际应用条件下所述待测样本的寿命lt
spec，yr
和累积失效等于50％时的失效时间t
spec，yr，50
之间的第二关系；处理所述第一关系和所述第二关系，获得所述t
spec，yr，50
与所述t
baseline，yr，50
、lt
baseline，yr
及lt
spec，yr
之间的第三关系；处理所述普适关系和所述第三关系，获得所述应力测试时间t
stress
。
[0007]在本申请实施例中，所述Black方程为：t
50
＝A
×
J
‑
n
×
EXP(E
a
/kT)，其中t
50
为累积失效等于50％时对应的失效时间，A为与互连材料特性相关的结构函数，J为加速条件下的
电流密度，n是电流密度的加速因子，E
a
是互连材料电迁移失效过程中等效的扩散活化能，k为玻尔兹曼常数，T为加速条件下的温度；所述电迁移失效分布密度函数为：其中，所述PDF(t)为失效概率密度函数，t为失效时间；σ为失效分布方差，t50为累积失效等于50％时对应的失效时间；所述普适关系为：lt＝AFT
×
AFJ
×
t
50
×
EXP[σ
×
Φ
‑1(CDF)]，其中lt为寿命，AFT为温度应力加速倍数，AFJ为电流应力密度加速倍数，t
50
为累积失效等于50％时对应的失效时间，σ为待测样本的失效分布方差，Φ
‑1(CDF)为累积失效分布函数的反函数。
[0008]在本申请实施例中，所述第一关系为：lt
baseline，yr
＝AFT
×
AFJ
×
t
baseline，yr，50
×
EXP[σ
×
Φ
‑1(CDF)]；所述第二关系为：lt
spec，yr
＝AFT
×
AFJ
×
t
spec，yr，50
×
EXP[σ
×
Φ
‑1(CDF)]。
[0009]在本申请实施例中，所述第三关系为：t
spec，yr，50
＝t
baseline，yr，50
Xlt
spec，yr
/lt
baseline，yr
。
[0010]在本申请实施例中，所述应力测试时间t
stress
为：t
stress
＝lt
spec，yr
/[AFT
×
AFJ
×
EXP(σ*Φ
‑1(CDF)]。
[0011]在本申请实施例中，所述温度应力加速倍数AFT通过如下方法获得：AFT＝EXP{E
a
/k[1/(T
op
+273)
‑
1/(T
stress
+273)]}；其中，E
a
为互连材料电迁移失效过程中等效的扩散活化能，k为玻尔兹曼常数，T
op
为所述待测样本的实际应用场景的温度，T
stress
为应力温度。
[0012]在本申请实施例中，所述电流应力密度加速倍数AFJ通过如下方法获得：AFJ＝(J
op
/J
stress
)
‑
n
；其中，J
op
为所述待测样本的实际应用场景的电流密度，J
stress
为电迁移测试的电流密度，n为电流密度的加速因子。
[0013]在本申请实施例中，所述待测样本的失效分布方差的确定方法包括：确认是否具有所述待测样本为正常样本时的失效分布方差；若具有所述待测样本为正常样本时的失效分布方差，则以所述待测样本为正常样本时的失效分布方差作为待测样本的失效分布方差。
[0014]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电迁移测试的方法，其特征在于，包括：获得待测样本的实际应用条件、电迁移测试时的应力温度以及失效分布方差，其中所述实际应用条件包括所述待测样本在实际应用场景下的电流密度和温度及满足特定失效率的最低寿命，所述应力温度为电迁移测试过程中，所述待测样本达到恒温时的温度；基于所述失效分布方差，获得在所述应力温度下，满足所述实际应用条件时的应力测试时间t
stress
，所述应力测试时间t
stress
为所述待测样本的温度刚到所述应力温度时至电迁移测试结束时的时间；获得电迁移测试时间，且t
stress+
t
st
≤t＜t
shift
，其中，t为电迁移测试时间，t
st
为所述待测样本的温度刚到所述应力温度时的时间，t
shift
为在相同电迁移测试条件下，所述待测样本的电阻达到失效基准时的时间；在所述应力温度和所述电迁移测试时间下进行电迁移测试，获得电迁移测试结果。2.根据权利要求1所述的电迁移测试的方法，其特征在于，获得在所述应力温度下，满足所述实际应用条件时的应力测试时间t
stress
的方法包括：根据Black方程和电迁移失效分布密度函数，获得寿命和累积失效等于50％时的失效时间之间的普适关系；根据所述普适关系，分别外推获得所述待测样本为正常样本时的正常寿命lt
baseline，yr
和累积失效等于50％时的失效时间t
baseline，yr，50
之间的第一关系，以及在实际应用条件下所述待测样本的寿命lt
spec，yr
和累积失效等于50％时的失效时间t
spec，yr，50
之间的第二关系；处理所述第一关系和所述第二关系，获得所述t
spec，yr，50
与所述t
baseline，yr，50
、lt
baseline，yr
及lt
spec，yr
之间的第三关系；处理所述普适关系和所述第三关系，获得所述应力测试时间t
stress
。3.根据权利要求2所述的电迁移测试的方法，其特征在于，所述Black方程为：t
50
＝A
×
J
‑
n
×
EXP(E
a
/kT)，其中t
50
为累积失效等于50％时对应的失效时间，A为与互连材料特性相关的结构函数，J为加速条件下的电流密度，n是电流密度的加速因子，E
a
是互连材料电迁移失效过程中等效的扩散活化能，k为玻尔兹曼常数，T为加速条件下的温度；所述电迁移失效分布密度函数为：其中，所述PDF(t)为失效概率密度函数，t为失效时间；σ为失效分布方差，t50为累积失效等于50％时对应的失效时间；所述普适关系为：lt＝AFT
×
AFJ
×
t
50
×
EXP[σ
×
Φ
‑1(CDF)]，其中lt为寿命，AFT为温度应力加速倍数，AFJ为电流应力密度加速倍数，t
50
为累积失效等于50％时对应的失效时间，σ为待测样本的失效分布方差，Φ
‑1(CDF)为累积失效分布函数的反函数。4.根据权利要求3所述的电迁移测试的方法，其特征在于，所述第一关系为：lt<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鼎瑞，范伟海，李纪周，杨莉娟，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：