一种金属连线结构可靠性测试方法及系统技术方案

本申请提供一种金属连线结构可靠性测试方法，所述方法包括：获取基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命；根据所述基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命计算测试芯片在不同的金属连线结构寿命下对应的熔断电流；将所述测试芯片的金属连线结构不同寿命下对应的熔断电流依次施加到所述测试芯片的金属连线结构上，施加所述熔断电流的顺序为根据对应的寿命由低到高；每次施加电流时，测量金属连线结构的电阻值，根据所述电阻值的情况判断所述测试芯片的金属连线结构寿命。利用金属连线结构的内在失效机制，直接使用基准芯片的参数关系来计算测试芯片的寿命，可以提高金属连线结构寿命评估的准确性和效率。确性和效率。确性和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种金属连线结构可靠性测试方法及系统


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种金属连线结构可靠性测试方法及系统。

技术介绍

[0002]金属连线是半导体制造工艺中的一个重要部分，实际使用中因为高温和电流引起的电迁移(ElectroMigration，EM)可靠性问题也是日益突出。
[0003]为尽可能多概率的侦测工艺当中存在的异常问题，晶圆良率测试(Wafer Acceptance Test，WAT)的通孔电阻连续性(Via Rc)参数测试设计的是链状结构(Via chain)，通孔(Via)连着上下层短金属，重复上千个单元。当工艺问题导致金属层或者通孔有缺陷时，一般而言WAT Via Rc参数会出现偏移，严重的甚至引起超出控制(Out of Control，OOC)或者超出规格(Out of Specification，OOS)，存在EM可靠性风险，然而缺陷具体位置和大小因是链状结构很难知晓。另一种用于测试的传统结构是一段左右连着2个通孔的较长金属层，异常事件中缺陷相比较而言出问题概率较低测试结果容易失真。
[0004]因此，有必要提供一种更有效、更可靠的技术方案。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种金属连线结构可靠性测试方法及系统，可以提高金属连线结构寿命评估的准确性和效率。
[0006]本申请的一个方面提供一种金属连线结构可靠性测试方法，包括：获取基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命；根据所述基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命计算测试芯片在不同的金属连线结构寿命下对应的熔断电流；将所述测试芯片的金属连线结构不同寿命下对应的熔断电流依次施加到所述测试芯片的金属连线结构上，施加所述熔断电流的顺序为根据对应的寿命由低到高；每次施加电流时，测量金属连线结构的电阻值，根据所述电阻值的情况判断所述测试芯片的金属连线结构寿命。
[0007]在本申请的一些实施例中，根据所述电阻值的情况判断所述测试芯片的金属连线结构寿命的方法包括：若电阻值开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命低于当前电流对应的寿命；若电阻值未开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命大于等于当前电流对应的寿命。
[0008]在本申请的一些实施例中，所述不同寿命包括1年、3年、10年。
[0009]在本申请的一些实施例中，根据所述电阻值的情况判断所述测试芯片的金属连线结构寿命的方法包括：根据所述基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命计算出测试芯片的金属连线结构在1年、3年、10年寿命下分别对应的熔断电流；将所述测试芯片的金属连线结构在1年寿命下对应的熔断电流施加到所述测试芯片的金属连线结构上，测量金属连线结构的电阻值，若电阻值开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命低
于1年，结束测试，若电阻值未开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命大于等于1年，继续测试；将所述测试芯片的金属连线结构在3年寿命下对应的熔断电流施加到所述测试芯片的金属连线结构上，测量金属连线结构的电阻值，若电阻值开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命低于3年，结束测试，若电阻值未开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命大于等于3年，继续测试；将所述测试芯片的金属连线结构在10年寿命下对应的熔断电流施加到所述测试芯片的金属连线结构上，测量金属连线结构的电阻值，若电阻值开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命低于10年，结束测试，若电阻值未开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命大于等于10年，继续测试。
[0010]在本申请的一些实施例中，根据所述基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命计算测试芯片在不同的金属连线结构寿命下对应的熔断电流的公式为：
[0011][0012]其中，MTTF
′
和I
′
bd
分别为测试芯片的金属连线结构寿命和该测试芯片的熔断电流，MTTF和I
bd
分别为基准芯片的金属连线结构寿命和该基准芯片的熔断电流，n为电流密度加速因子。
[0013]在本申请的一些实施例中，获取基准芯片的熔断电流的方法包括：向所述基准芯片的金属连线结构施加电流并实时监控所述金属连线结构的电阻值；逐渐增大所述电流直到所述金属连线结构熔断，所述电阻值开放；所述电阻值开放时对应的电流即为所述基准芯片的熔断电流。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述测试方法还包括：获取若干个基准芯片的熔断电流，得到熔断电流的平方正态分布图，取该正态分布下的0.1％分位数作为熔断电流的平方的基准值。
[0015]本申请的一个方面还提供一种金属连线结构可靠性测试系统，包括：处理器，所述处理器工作时执行如上述所述的金属连线结构可靠性测试方法。
[0016]本申请的另一个方面还提供一种金属连线结构可靠性测试方法，包括：获取基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命；获取测试芯片的熔断电流；根据所述基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命以及测试芯片的熔断电流计算测试芯片的金属连线结构寿命。
[0017]在本申请的一些实施例中，根据所述基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命以及测试芯片的熔断电流计算测试芯片的金属连线结构寿命的公式为：
[0018][0019]其中，MTTF
′
和I
′
bd
分别为测试芯片的金属连线结构寿命和该测试芯片的熔断电流，MTTF和I
bd
分别为基准芯片的金属连线结构寿命和该基准芯片的熔断电流，n为电流密度加速因子。
[0020]在本申请的一些实施例中，获取基准芯片的熔断电流的方法包括：向所述基准芯片的金属连线结构施加电流并实时监控所述金属连线结构的电阻值；逐渐增大所述电流直到所述金属连线结构熔断，所述电阻值开放；所述电阻值开放时对应的电流即为所述基准芯片的熔断电流。
[0021]在本申请的一些实施例中，所述测试方法还包括：获取若干个基准芯片的熔断电流，得到熔断电流的平方正态分布图，取该正态分布下的0.1％分位数作为熔断电流的平方的基准值。
[0022]在本申请的一些实施例中，获取测试芯片的熔断电流的方法包括：向所述测试芯片的金属连线结构施加电流并实时监控所述金属连线结构的电阻值；逐渐增大所述电流直到所述金属连线结构熔断，所述电阻值开放；所述电阻值开放时对应的电流即为所述测试芯片的熔断电流。
[0023]本申请的另一个方面还提供一种金属连线结构可靠性测试系统，包括：处理器，所述处理器工作时执行如上述所述的金属连线结构可靠性测试方法。
[0024]本申请提供一种金属连线结构可靠性测试方法及系统，利用金属连线结构的内在失效机制，直接使用基准芯片的参数关系来计算测试芯片的寿命，可以提高金属连线结构寿命评估的准确性和效率。
附图说明
[0025]以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属连线结构可靠性测试方法，其特征在于，包括：获取基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命；根据所述基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命计算测试芯片在不同的金属连线结构寿命下对应的熔断电流；将所述测试芯片的金属连线结构不同寿命下对应的熔断电流依次施加到所述测试芯片的金属连线结构上，施加所述熔断电流的顺序为根据对应的寿命由低到高；每次施加电流时，测量金属连线结构的电阻值，根据所述电阻值的情况判断所述测试芯片的金属连线结构寿命。2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，根据所述电阻值的情况判断所述测试芯片的金属连线结构寿命的方法包括：若电阻值开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命低于当前电流对应的寿命；若电阻值未开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命大于等于当前电流对应的寿命。3.如权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述不同寿命包括1年、3年、10年。4.如权利要求3所述的测试方法，其特征在于，根据所述电阻值的情况判断所述测试芯片的金属连线结构寿命的方法包括：根据所述基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命计算出测试芯片的金属连线结构在1年、3年、10年寿命下分别对应的熔断电流；将所述测试芯片的金属连线结构在1年寿命下对应的熔断电流施加到所述测试芯片的金属连线结构上，测量金属连线结构的电阻值，若电阻值开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命低于1年，结束测试，若电阻值未开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命大于等于1年，继续测试；将所述测试芯片的金属连线结构在3年寿命下对应的熔断电流施加到所述测试芯片的金属连线结构上，测量金属连线结构的电阻值，若电阻值开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命低于3年，结束测试，若电阻值未开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命大于等于3年，继续测试；将所述测试芯片的金属连线结构在10年寿命下对应的熔断电流施加到所述测试芯片的金属连线结构上，测量金属连线结构的电阻值，若电阻值开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命低于10年，结束测试，若电阻值未开放，说明所述测试芯片的金属连线结构寿命大于等于10年，继续测试。5.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，根据所述基准芯片的熔断电流以及该基准芯片的金属连线结构寿命计算测试芯片在不同的金属连线结构寿命下对应的熔断电流的公式为：其中，MTTF
′
和I
′
bd
分别为测试芯片的金属连线结构寿命和该测试芯片的熔断电流，MTTF和I
bd
分别为基准芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：范伟海，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：