一种电迁移测试结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种电迁移测试结构，位于晶圆切割道上，包括测试结构主体、保护环、第一金属焊垫、第二金属焊垫、第三金属焊垫及第四金属焊垫；所述测试结构主体位于所述保护环内，所述第一、第二、第三及第四金属焊垫位于所述保护环外；所述测试结构主体与各金属焊垫之间分别通过一跨越所述保护环的阱连接结构连接。所述保护环与所述阱连接结构中间的P型重掺杂层连接；所述P型衬底与所述保护环均通过所述第三金属焊垫接地。本实用新型专利技术的电迁移测试结构中位于切割道上，且有保护环保护，同时可以避免晶粒切割时切到保护环导致芯片分层的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种电迁移测试结构，位于晶圆切割道上，包括测试结构主体、保护环、第一金属焊垫、第二金属焊垫、第三金属焊垫及第四金属焊垫；所述测试结构主体位于所述保护环内，所述第一、第二、第三及第四金属焊垫位于所述保护环外；所述测试结构主体与各金属焊垫之间分别通过一跨越所述保护环的阱连接结构连接。所述保护环与所述阱连接结构中间的P型重掺杂层连接；所述P型衬底与所述保护环均通过所述第三金属焊垫接地。本技术的电迁移测试结构中位于切割道上，且有保护环保护，同时可以避免晶粒切割时切到保护环导致芯片分层的问题。【专利说明】一种电迁移测试结构
本技术属于半导体制造领域，涉及一种测试结构，特别是涉及一种电迁移测试结构。
技术介绍
电迁移测试时是产品级可靠性测试(PLR)中的一个项目，在低K后道工艺中，围绕电迁移测试结构模块的保护环(Guard Ring)可以防止晶粒切割过程中水汽进入测试结构影响测试结果。保护环由有源区上的多层金属堆叠而成。 请参阅图1，显示为现有的电迁移测试结构位于切割道中的俯视图，其中切割道由两个密封环101之间的区域所定义。如图1所示，测试结构主体及金属焊垫103均位于保护环102内。请参阅图2,显示为图1的放大图，如图2所示,测试结构主体104位于金属焊垫103 —侧(为了清楚显示测试结构主体，图2并未按原比例绘制)。由于切割道的宽度通常为60微米，而金属焊垫的尺寸通常为边长为55微米的方形，因此留给测试结构主体104及保护环的制作空间宽度仅有2.5微米，容易发生电路设计规则错误(DRC errors)，弓丨起短路等问题。同时，由于保护环需要包围金属焊垫，因此保护环几乎占据了整个切割道，在晶粒切割时会切割到保护环，很容易引起芯片分层问题，分层的可能原因是切割道区域的高金属密度。 去掉保护环并将电迁移测试结构的宽度限制在30微米以内可以解决激光切割时芯片的分层问题，但是没有保护环，电迁移测试结构很容易被水汽侵蚀，影响测试结果。 现有的一种解决方法是将测试结构做在多项目晶圆(MPW)的芯片区域，而非切割道上，这样就可以避免切割道测试结构周围的保护环及测试结构本身，但是，这样会额外占用一个芯片区域，使得该区域不能用于制作芯片，导致每一片晶圆上的芯片数目减少，浪费了晶圆面积，导致成本上升。另一种办法是不制作电迁移测试结构，但是这样就无法检测金属互连线的制作工艺是否满足要求。 并且在目前40nm工艺节点下就遭遇了严重的芯片分层问题，随着技术的发展，更需要专注于测试结构设计，以提前预防更小工艺节点如28nm高K金属栅与多晶硅工艺下的芯片分层问题。 因此，提供一种新的电迁移测试结构使其能够位于切割道上且具有保护环，使得测试结构主体不被水汽等侵蚀，同时又不会引起晶粒切割时芯片分层的问题实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种电迁移测试结构，用于解决现有技术中的电迁移测试结构容易引起芯片分层的问题。 为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种电迁移测试结构，位于晶圆切割道上，包括测试结构主体、保护环、第一金属焊垫、第二金属焊垫、第三金属焊垫及第四金属焊垫； 所述测试结构主体位于所述保护环内，所述第一、第二、第三及第四金属焊垫位于所述保护环外； 所述测试结构主体与各金属焊垫之间分别通过一阱连接结构连接；所述阱连接结构包括依次连接的第一层间金属互连层、第一 N型重掺杂层、N阱、第二N型重掺杂层及第二层间金属互连层，其中，所述N阱形成于P型衬底中，所述第一 N型重掺杂层与第二 N型重掺杂层均形成于所述N阱上，所述第一 N型重掺杂层与第二 N型重掺杂层之间形成有P型重掺杂层并通过隔离结构隔离； 所述保护环与所述P型重掺杂层连接； 所述P型衬底与所述保护环均与所述第三金属焊垫连接。 可选地，所述测试结构主体包括待测金属线及围绕所述待测金属线的虚拟金属；所述待测金属线的第一端及第二端分别通过金属插塞与第一上层金属线及第二上层金属线连接；所述第一上层金属线包括第一电压测量端口及第一电流测量端口，所述第二上层金属线包括第二电压测量端口及第二电流测量端口 ；所述第一电压测量端口、第一电流测量端口、第二电压测量端口及第二电流测量端口分别通过一个所述阱连接结构与所述第一、第二、第三、第四金属焊垫连接。 可选地，所述虚拟金属包括一围绕所述待测金属线的闭合金属环及分布于所述金属环两侧的若干金属线。 可选地，所述第二层间金属互连层通过第三上层金属线连接于相应的金属焊垫。 可选地，所述P型衬底依次通过第三层间金属互连层及第四上层金属线与所述第三金属焊垫连接。 可选地，所述N阱旁还形成有P阱。 可选地，所述保护环位于所述切割道中部，且除所述第一、第二、第三及第四金属焊垫以外，所述电迁移测试结构包括金属的区域宽度小于或等于30微米。 可选地，所述第一、第二、第三及第四金属焊垫位于所述切割道中部，且各金属焊垫的顶层金属宽度小于或等于30微米。 可选地，所述隔离结构为浅沟槽隔离。 如上所述，本技术的电迁移测试结构，具有以下有益效果:(I)电迁移测试结构中，仅测试结构主体被保护环保护，金属焊垫位于保护环外，使得保护环宽度可以显著减小，如控制在30微米以内，从而保护环两侧可留有较多的晶粒切割空间，避免晶粒切割时切到保护环导致芯片分层的问题；(2)由于金属焊垫位于保护环外，使得保护环内用于制作测试结构主体的空间更大，从而可以避免设计规则检查错误(DRC errors)，防止待测金属线与虚拟金属之间发生短路现象；(3)保护环内的测试结构主体与保护环外的金属焊垫之间通过阱连接结构连接，其中，N阱与P型衬底、P型重掺杂层及P阱之间均为反转状态，只有N阱将电流传输到N型重掺杂层，形成连接通路，而保护环通过P型重掺杂层接地，没有电流通过；4)电迁移测试结构仍然设置于晶圆切割道上，不占用晶圆上的芯片制作空间，且测试结构主体有保护环保护，保证测试结果的准确性；5)由于测试结构主体拥有足够的制作空间，可以避免短路现象发生，因此，电迁移测试结构中无需从虚拟金属引出额外的测试端，提高了电迁移测试结构的简约性。 【专利附图】【附图说明】 图1显示为现有技术中电迁移测试结构位于切割道中的俯视示意图。 图2显示为图1所示结构的放大图。 图3显示为本技术的电迁移测试结构位于切割道中的俯视示意图。 图4显示为本技术的电迁移测试结构中阱连接结构的俯视放大图。 图5显示为本技术的电迁移测试结构中阱连接结构的剖视图。 图6显示为本技术的电迁移测试结构中的剖视图。 元件标号说明 101, 212密封环 102, 202保护环 103金属焊垫 104, 201测试结构主体 203第一金属焊垫 204第二金属焊垫 205第三金属焊垫 206第四金属焊垫 207阱连接结构 208P 型衬底 209第三上层金属线 210第三层间金属互连层 211第四上层金属线 2011待测金属线 2012虚拟金属 2013金属插塞 2014第一上层金属线 2015第二上层金属线 2016第一电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电迁移测试结构，位于晶圆切割道上，包括测试结构主体、保护环、第一金属焊垫、第二金属焊垫、第三金属焊垫及第四金属焊垫，其特征在于： 所述测试结构主体位于所述保护环内，所述第一、第二、第三及第四金属焊垫位于所述保护环外； 所述测试结构主体与各金属焊垫之间分别通过一阱连接结构连接；所述阱连接结构包括依次连接的第一层间金属互连层、第一N型重掺杂层、N阱、第二N型重掺杂层及第二层间金属互连层，其中，所述N阱形成于P型衬底中，所述第一N型重掺杂层与第二N型重掺杂层均形成于所述N阱上，所述第一N型重掺杂层与第二N型重掺杂层之间形成有P型重掺杂层并通过隔离结构隔离； 所述保护环与所述P型重掺杂层连接； 所述P型衬底与所述保护环均与所述第三金属焊垫连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王佼，宋永梁，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11