技術的原理圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明，然而，本發(fā)明可以用不同的形式實現，不應只是局限在所述的實施例。
[0030]請參考圖4，本發(fā)明提出一種電迀移測試結構，位于晶圓切割道上并主要由至少三層連續(xù)的金屬層形成，包括測試結構主體、虛擬金屬環(huán)13以及多個金屬測試焊盤14。本實施例中，所述測試結構主體包括間隔開來并相對設置的兩個檢測結構11、位于兩個檢測結構11的間隔處的待測金屬線121以及分布于虛擬金屬環(huán)13兩側的若干測試金屬線122。由于所述待測金屬線121又細又長(長度可達200微米左右，寬度為數納米、數十納米或微米級別)，所述虛擬金屬環(huán)13與若干測試金屬線122可以保護所述待測金屬線121。需要指出的是，所述待測金屬線121的尺寸可根據工藝要求進行設計。
[0031]本實施例中，電迀移測試結構為三層金屬層結構，其兩個檢測結構11通過三層金屬層的最底層金屬層形成，該金屬層記為第η層金屬；待測金屬線121以及若干測試金屬線122通過三層金屬的中間層金屬形成，該金屬層記為第η+1層金屬；所述虛擬金屬環(huán)13為過孔(via)連接的多層金屬結構(層數多2):其最低一層金屬與待測金屬線121同層，即第η+1層金屬，用于檢測待測金屬線121經電迀移測試(EM)過程后的金屬擠出現象，最高一層用于金屬擠出部位在電壓襯度像中的精確定位，通過第η+2層金屬形成。由此，虛擬金屬環(huán)13用于測試的上表面高于待測金屬線用于測試的上表面，虛擬金屬環(huán)的下表面低于待測金屬線的上表面。所述虛擬金屬環(huán)13位于兩個檢測結構11的間隔處并圍繞所述待測金屬線121，主要由多個虛擬金屬塊相互間隔并環(huán)列形成，這些虛擬金屬塊可以大小相同，環(huán)形排列時的間隔相等，即在環(huán)形排列軌道上均勻分布。虛擬金屬塊的間隔為待測金屬線的金屬擠出處提供了擠出空間，而且使得在對該EM測試結構進行EM測試時，待測金屬線121上形成的金屬擠出處與虛擬金屬塊的連接不會形成超高的電流密度而發(fā)生電爆炸，保證了金屬擠出處的初始形貌，同時這些虛擬金屬塊的間隔對于失效分析制樣平整度要求相對寬松。此外，這些間隔的虛擬金屬塊可以使得后續(xù)失效分析時能夠根據與金屬擠出處對應的虛擬金屬塊的電壓襯度圖像來快速精確定位金屬擠出處，對于分析電迀移現象造成金屬過早擠出的原因具有較高幫助。
[0032]所述多個測試焊盤14位于測試結構主體和虛擬金屬環(huán)13外圍，并可以通過過孔或者阱結構來分別連接所述兩個檢測結構11以及虛擬測試環(huán)13的各個虛擬金屬塊。測試焊盤14為多層金屬串聯(lián)結構，由多層金屬在有源區(qū)上一層層堆疊而成，每個測試焊盤均是從電迀移測試結構的最低層金屬依次向上串聯(lián)至最頂層金屬。電迀移測試結構的各個金屬層均為金屬互連結構，由接觸栓、互連金屬層及金屬插塞在有源區(qū)上堆疊而成。此外，測試焊盤14位于虛擬金屬環(huán)13以及測試結構主體外，使得用于制作測試結構主體的空間更大，從而可以避免設計規(guī)則檢查錯誤(DRC errors)，防止待測金屬線與虛擬金屬環(huán)之間發(fā)生短路現象；同時，由于測試結構主體擁有足夠的制作空間，可以避免短路現象發(fā)生，因此，電迀移測試結構中無需從虛擬金屬引出額外的測試端(圖2中的現有測試結構中具有該測試端，用于判斷待測金屬線與金屬環(huán)間是否短路)，從而提高了電迀移測試結構的簡約性。本實施例中，所述電迀移測試結構包括金屬的區(qū)域寬度小于或等于30微米，所述測試焊盤位于所述切割道中部，且各測試焊盤的頂層金屬寬度小于或等于30微米。
[0033]所述待測金屬線121的兩端分別通過金屬插塞與兩個檢測結構11連接。每個檢測結構11包括電壓測量端和電流測量端，電壓測量端和電流測量端分別連接至測試焊盤14。在EM測試時測試焊盤14中用作信號輸入端的測試焊盤上施加地信號以及測試電壓、電流信號，使待測金屬線121上發(fā)生電迀移而產生金屬擠出現象(即形成晶須或者突起物)，隨著金屬擠出處的突起物的逐漸增大，其邊緣會與虛擬金屬環(huán)上相應位置的虛擬金屬塊接觸，進而使得相應的測試焊盤檢測到漏電流，其余虛擬金屬塊由于與該虛擬金屬塊之間有間隔，所以可以保持原樣，避免了在擠出的金屬與對應的虛擬金屬塊的連接瞬間，因金屬環(huán)局部超高的電流密度而引發(fā)電爆炸現象，最終獲得了良好的金屬擠出處的初始形貌。因此，通過測量虛擬金屬環(huán)13上的各個虛擬金屬塊的電流即可檢測待測金屬線是否發(fā)生短路失效，即金屬擠出現象。
[0034]可見本發(fā)明的電迀移測試結構，由于虛擬金屬環(huán)的虛擬金屬塊的間隔為待測金屬線的金屬擠出處提供可足夠的空間，并能在與擠出的金屬連接瞬間產生的漏電流及時傳遞到測試焊盤，可以避免電爆炸現象發(fā)生，獲得良好的金屬擠出形貌；以虛擬金屬塊作為參照物，可以快速定位出金屬擠出處的定具體位置，此外，電迀移測試結構中無需從虛擬金屬環(huán)上引出額外的測試端，提高了電迀移測試結構的簡約性。
[0035]請參考圖5，本發(fā)明還提供一種電迀移測試方法，包括
[0036]SI，提供上述的電迀移測試結構；
[0037]S2，在所述電迀移測試結構中的相應測試焊盤上施加測試電流或電壓，來對所述電迀移測試結構的待測金屬線進行電迀移測試，以獲得待測金屬線的金屬擠出結構；
[0038]S3，將測試后的電迀移測試結構中與虛擬金屬環(huán)連接的測試焊盤接地，并對所述電迀移測試結構進行電壓襯度檢查，電壓襯度檢查時，所述電迀移測試結構的虛擬金屬環(huán)用于測試的上表面暴露而待測金屬線的上表面尚未暴露，根據電壓襯度圖像中虛擬金屬環(huán)的發(fā)亮位置定位所述電迀移測試結構中待測金屬線的金屬擠出處；
[0039]S4，利用聚焦離子束機臺對所述金屬擠出處的初始形貌進行觀察。
[0040]請參考圖2以及圖4至圖7，步驟SI中一并提供工藝條件一致的圖5所示的本發(fā)明的電迀移測試結構以及圖2所示的傳統(tǒng)EM測試結構，其中，所述傳統(tǒng)EM測試結構包括形成于連續(xù)兩層的金屬層(如圖2中的第η層金屬和第η+1層金屬)中的測試結構主體12、金屬環(huán)線、多個金屬測試焊盤，所述測試結構主體包括間隔開來并相對設置的兩個檢測結構11以及位于兩個檢測結構11的間隔處的待測金屬線121 ;所述金屬環(huán)線13位于兩個檢測結構11的間隔處并圍繞所述待測金屬線121，所述金屬環(huán)線13環(huán)繞待測金屬線的位置上無斷點且與待測金屬線121 —起形成于頂層金屬層(第η+1層金屬)中，所述金屬環(huán)線13上有連接測試焊盤的測試端(即圖2中金屬環(huán)形13與最中間的測試焊盤14連接的部分)；兩個檢測結構形成于底層金屬層(第η層金屬)中，所述測試焊盤為多層金屬結構，由兩層金屬中的焊盤結構串聯(lián)而成。
[0041]請對比圖2和圖4，步驟SI中提供的本發(fā)明的電迀移測試結構區(qū)別于傳統(tǒng)年EM測試結構的部分在于:1、本發(fā)明的電迀移測試結構有三層以上金屬層形成；2、本發(fā)明的電迀移測試結構中，圍繞待測金屬線的虛擬金屬環(huán)121為不連續(xù)的環(huán)線結構，由多個虛擬金屬塊(du_y metal)按照一定間隔進行環(huán)繞待測金屬線121排列形成，S卩由多個相互間隔的虛擬金屬塊環(huán)列形成；3、本發(fā)明的電迀移測試結構中，虛擬金屬環(huán)121上不在特設連接測試焊盤14的測試端，而是將每個虛擬金屬塊都作為測試端，來檢測待測金屬線121發(fā)生電迀移而形成的金屬擠出現象。
[0042]在進行步驟S2之前，先對步驟SI提供的傳統(tǒng)EM測試結構的待測金屬線進行金屬擠出性能分析，即在傳統(tǒng)EM測試結構的測試焊盤14中用作信號輸入端的測試焊盤上施加地信號以及測試電壓、電流信號，使其待測金屬線121上發(fā)生電迀移而產生金屬擠出現象(即形成晶須或者突起物)，隨著金屬擠出處的突起物的逐漸增大，其邊緣會與其金屬環(huán)13接觸，進而使得連接其金屬環(huán)13測試端的測試焊盤檢測到漏電流，可以同時確定發(fā)生電爆炸時的臨界測試條件。
[0043]由于步驟SI提供的傳統(tǒng)EM測試結構與本發(fā)明的電迀移測試結構的工藝條件一致，因此可以根據對傳統(tǒng)EM測試結構的待測金屬線的金屬擠出性能分析結果確定本發(fā)明的電迀移測試結構的電迀移