一种电迁移监控结构制造技术

一种电迁移监控结构，由至少一根与位于同一器件层的芯片内部金属互连引线成分及线宽完全一致的金属互连引线组成，其整体结构为长条形，且金属互连引线以直角拐角向旁侧弯折形成具有直角拐角的半封闭Ｔ型空腔，且位于同一金属互连引线上的半封闭Ｔ型空腔相互串联，整体为一独立的、连续的金属互连引线。半封闭Ｔ型空腔的引入，使得酸液等造成金属空洞的物质更容易在半封闭结构的空间内长时间滞留，更容易产生金属空洞，在金属互连引线的两端直接测量，即可判断整条金属互连引线上有无金属空洞，对芯片内部金属互连引线质量进行有效监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件可靠性测试结构，具体涉及集成电路芯片中金属互连引线 的监控，属于半导体

技术介绍
在集成电路芯片内部，通常采用腐蚀金属薄膜成条来作为引线进行工作电流的传 导，该工艺即为金属互连。随着芯片集成度的提高，金属互连引线变得更细、更窄、更薄，因 此，其中的电流密度也越来越大。在较高的电流密度作用下，互连引线中的金属原子将会沿 着电子运动方向进行迁移，这种现象就是电迁移(EM)。金属互连引线的电迁移是微电子器件中主要的失效机理之一，电迁移会造成金属 互连线的开路或者短路，使器件漏电流增加，从而引起集成电路器件及芯片的失效，具体表 现为(1)在金属互连引线中形成金属空洞而增加电阻；(2)金属空洞不断变大，最终贯穿 互连引线而形成断路；(3)在金属互连引线中形成晶须而造成层间短路；(4)晶须不断增大 穿透钝化层而产生腐蚀源。在器件尺寸向亚微米、深亚微米发展后，金属互连线的宽度也不断减小，电流密度 不断增加，更易于因发生电迁移现象而失效。因此，随着工艺的进步，金属互连线电迁移的 评价越来越受到重视，为了能够在在线监控过程中及时发现互连引线中形成的金属空洞， 在晶圆上与半导体器件结构同步制备用于电迁移监控的结构，成为提高监控效率、保障器 件性能最常用的手段。图1 图3所示为现有技术中最常见的传统电迁移监控结构，图1所示为传统梳 齿状结构的电迁移监控结构，在与主金属互连引线110垂直的方向上，有若干相互交错的 梳齿状金属互连引线101，金属互连引线101之间为并联关系，且在梳齿状金属互连引线 101与主金属互连引线110之间形成了连续的、较大空腔120 ；图2所示为传统直线条状结 构的电迁移监控结构，由若干相互独立的、直线型的金属互连引线组成，各金属互连引线之 间相互独立且空腔较大；图3为传统曲折形结构的电迁移监控结构，在梳齿状结构的基础 上，在梳齿状金属互连引线301之间引入了蛇形的曲折形结构金属互连引线302，主金属互 连引线310、梳齿状金属互连引线301和蛇形的曲折形结构金属互连引线302共同围成了曲 折形状的连续空腔320。由图1 图3可知，相对于半导体器件间的金属互连引线结构而言，传统电迁移监 控结构中金属互连线的结构较为简单，金属互连引线之间的空腔(如图1示120及图3示 320)是连续的，且间隔尺寸较大，便于腐蚀液的清洗，不会有残留的酸液等造成金属空洞的 物质长时间滞留等情况发生，因此，传统监控结构中金属互连引线内不易受酸液等腐蚀液 的影响形成金属空洞，其结构中产生金属空洞的概率要低于半导体器件结构中的金属互连 引线结构，此外，由于传统电迁移监控结构的金属互连引线通常为较短的独立结构(如图2 所示)或并联的梳齿状结构(如图1所示101或如图3所示301)，监控过程中需要进行多 点测试才能检测到金属空洞，图1及图3所示结构中，由于梳齿状结构的金属互连引线101及301均为并联结构，在监控过程中，需要分别对每根金属线的两端均进行测试，才能确定 其金属互连引线上是否存在金属空洞，因此，处于其上的金属空洞往往由于测试点繁多、腐 蚀液不易滞留而很难被发现，从而不能正确反映半导体芯片内部器件结构的金属互连引线 情况，造成测试结果异常，无法对金属互连引线的质量起到有效监控的作用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种电迁移监控结构，在提高监控效率的同时， 进一步提高监控结果的准确性，使通过对电迁移监控结构的检测，能够准确监控芯片内部 器件结构中金属互连引线的质量，从而实现对金属互连引线质量的有效监控。为解决上述技术问题，本专利技术提供的电迁移监控结构，由至少一根金属互连引线 构成，其整体结构为长条形，在该电迁移监控结构中，金属互连引线以直角拐角向其旁侧弯 折，在金属互连引线旁侧形成至少一个具有直角拐角的半封闭T型空腔。本专利技术提供的电迁移监控结构中，金属互连引线的金属成分及其线宽均与半导体 芯片内部位于同一器件层的器件结构中金属互连引线完全一致。此外，位于金属互连引线 旁侧的半封闭T型空腔为独立的半封闭T型空腔或若干半封闭T型空腔的组合，位于同一 金属互连引线上的半封闭T型空腔相互串联，其整体为一独立的、连续的金属互连引线。结 构中任意相邻金属互连引线间的距离均与金属互连引线的线宽大致相当，半封闭T型空腔 任意位置的宽度与金属互连引线的线宽也大致相当，且半封闭T型空腔任意方向长度均为 根据金属互连引线线宽及其间距所能围成的最小尺寸。在本专利技术提供的方案中，金属互连 引线以直角拐角向旁侧弯折后，可形成的半封闭T型空腔为独立的半封闭T型空腔或若干 半封闭T型空腔的组合，且半封闭T型空腔的开口端方向无限制。本专利技术提供的电迁移监控结构中，金属互连引线为一根或多根。金属互连引线只 有一根时，半封闭T型空腔位于金属互连引线的同侧或交错分列于其两侧。金属互连引线 为两根或两根以上时，各金属互连引线相互独立，若金属互连引线位于该电迁移监控结构 外侧，则半封闭T型空腔位于靠近其他金属互连引线的一侧或交错分列于金属互连引线的 两侧；若金属互连引线位于该电迁移监控结构内部，则半封闭T型空腔交错分列于金属互 连引线的两侧，且位于相邻两金属互连引线上的半封闭T型空腔相互嵌套，相互嵌套的半 封闭T型空腔在任意方向的间距均与金属互连引线的线宽大致相当。作为较佳技术方案，本专利技术提供的电迁移监控结构中具有三根相互独立的金属互 连引线，其中，位于电迁移监控结构外侧的金属互连引线上的半封闭T型空腔位于靠近其 他金属互连引线的一侧，位于中间的一根金属互连引线上的半封闭T型空腔交错分列于金 属互连引线的两侧。本专利技术的技术效果是，通过在金属互连引线旁侧引入相互串联的半封闭T型空 腔，使得酸液等造成金属空洞的物质更容易在半封闭T型空腔的封闭端，特别是封闭端的 角落位置长时间滞留，从而在金属互连引线中产生金属空洞，即本专利技术所提供的电迁移监 控结构较之芯片内部位于同一器件层上的器件结构中的金属互连引线，更容易受酸液等的 影响而产生金属空洞，从而使金属互连引线的电阻增大，甚至造成开路。换言之，若经检测 该电迁移监控结构的金属互连引线中无金属空洞，则可证明芯片内部器件结构中的金属互 连引线也无金属空洞。此外，由于该电迁移监控结构中，半封闭T型空腔之间相互串联，其4整体为一独立的、连续的金属互连引线，在同一金属互连引线的两端进行测试，即可通过测 得的阻抗值来判断该金属互连引线上所有位置是否存在金属空洞以及是否造成开路，与传 统的单一梳齿状结构相比，大大减少了需要进行测试的检测点，很大程度上提高了监控的 效率。综上所述，根据本专利技术提供的电迁移监控结构，在提高效率的同时，实现了监控结构 准确性的提高，通过对监控结构的检测，可对芯片内部器件结构中的金属互连引线质量进 行有效监控。附图说明图1为传统梳齿状结构的电迁移监控结构示意图；图2为传统直线条状结构的电迁移监控结构示意图；图3为传统曲折形结构的电迁移监控结构示意图；图4为本专利技术提供的电迁移监控结构第一具体实施方式结构示意图，其中，图 4(a)为本专利技术提供的电迁移监控结构第一具体实施方式较佳实施例结构示意图，图4(b)、 图4(c)分别为本专利技术提供的电迁移监控结构第一具体实施方式的两种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电迁移监控结构，由至少一根金属互连引线组成，其整体结构为长条形，其特征在于，所述金属互连引线以直角拐角向其旁侧弯折，在所述金属互连引线旁侧形成具有直角拐角的半封闭Ｔ型空腔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马擎天，朱旋，谢宝强，杨兆宇，肖玉洁，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]