本发明专利技术提供了一种短路缺陷测试装置和方法，该装置包括：若干梳型结构体及两个接线端；梳型结构体由若干等间距相互平行的直线型金属连线和与之相连的金属导线组成；梳型结构体在两个所述接线端之间交替排列，且相邻梳型结构体的直线型金属连线相对间插，相邻所述梳型结构体的金属导线分别向同侧延伸直到与接线端连接；直线型金属连线的间插部分的长度范围是1微米到20微米。在本发明专利技术提供的装置中采用OBRICH技术查找短路缺陷时，可以在保持较长总有效长度的条件下，将短路缺陷定位到两条间插的直线型金属连线上，不但增加了检测的灵敏度和定位精确度，而且缩短了后续使用物理分析手段观察分析短路缺陷形貌所需的查找时间，提高了失效分析的效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体测试装置和方法，特别涉及。
技术介绍
目前，在半导体集成电路(IC)工艺制造晶片(wafer)的过程中，通过金属互连实现晶片上制作的半导体器件之间的连接，金属互连主要由金属连线作为传导介质。然而，金属连线短路缺陷是IC工艺的主要失效模式之一，对晶片成品率有很大影响。因此，对金属连线短路缺陷进行监控和失效分析能够促进IC工艺的改进，提高wafer成品率。现有技术中设计了针对金属连线短路缺陷的失效分析测试。随着IC工艺的进步，IC工艺尺寸不断缩小，金属连线宽度和短路缺陷大小往往只有几十到几百纳米。为了进一步对金属连线短路缺陷进行失效分析，现有技术中采用扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)或透射电子显微镜(TEM)等物理分析手段，观察金属连线中短路缺陷的形貌。上述物理分析手段必须在足够大的放大倍率下才能清晰地观察到短路缺陷的形貌，每次只能观察几微米长度范围的金属连线，但是每条金属连线的长度通常为几百微米。因此，需要在用物理分析手段观察金属连线短路缺陷的形貌之前，在金属连线上定位出短路缺陷的位置。激光束诱发阻抗变化(OBIRCH，optical beam induced resistance change)技术是利用激光束的热效应使被照射处的温度变化进而引起阻值变化的原理进行失效分析的技术，可用于定位包括孔洞缺陷和短路缺陷在内的各类缺陷。OBIRCH技术是利用激光束照射待测器件上的各点，在待测器件两个输入端外加恒定电压的同时测量待测器件的电流， 通过观察电流值的变化查找和定位出缺陷的位置。具体的，通过激光束的热效应使被照射各点的温度发生变化，随着温度的变化，被激光束照射的各点阻值也会发生变化即热敏电阻效应，从而待测器件的总电阻也会变化。因此在恒定的电压下，待测器件总电阻的改变， 就会引起输出端的输出电流的变化。从而，通过记录输出电流的变化趋势与激光束照射各点位置的对应关系，判断缺陷位置。具体的，当激光束照射到金属连线的缺陷时，由于缺陷处与未出现缺陷处的金属连线的材料特性不同，激光束照射引起的电阻变化也不相同，此时输出端的输出电流变化趋势就会不同，由此定位缺陷位置。往往在相邻金属连线的间距为IC工艺的最小尺寸时，才会在金属连线的相对部分之间出现短路缺陷。因此将相邻金属连线相对部分的长度称为有效长度，同时将全部金属连线的有效长度之和称为总有效长度。在短路缺陷测试装置中，金属连线的总有效长度越长，金属连线中短路缺陷的检测效果越好。为了最大程度地模拟最小IC工艺尺寸条件下，金属连线发生短路缺陷的情况，以IC工艺中金属互连流程，同时在wafer上制作半导体器件的金属互连和金属连线短路缺陷测试装置，通过对金属连线短路缺陷测试装置的失效分析，反映金属互连的IC工艺情况。具体地，在wafer上划分出用于制作测试装置的特定区域，将短路缺陷测试装置制作在特定区域内。由于特定区域面积有限，为了尽可能增加短路缺陷测试装置的总有效长度，短路缺陷测试装置采用如图1所示的结构，该装置包括若干直线型长金属连线101、第一直连接线端102和第二直连接线端103 ；其中，长金属连线101长度相等，长金属连线101等间距相互平行，并位于平行的第一直连接线端102和第二直连接线端103之间；一部分长金属连线101间隔着以同侧一端与第一直连接线端102相连；另一部分长金属连线101间隔着以同侧一端与第二直连接线端103相连，两部分长金属连线101互成间插结构。在短路缺陷测试装置的制造过程中，为了避免两部分长金属连线101同时与第一直连接线端102和第二直连接线端103相连，要求长金属连线101的间插一端与第二直连接线端103的间距以及与第一直连接线端102的间距都大于IC工艺的最小尺寸。以图1所示的短路缺陷测试装置为待测器件，利用OBIRCH技术检测金属导线短路缺陷的方法如下。首先，第一直连接线端102和第二直连接线端103作为输入端，在第一直连接线端102和第二直连接线端103之间加恒定电压，同时测量通过流过该短路缺陷测试装置的电流。如果相邻的两条长金属连线101间出现了短路缺陷，原本绝缘的长金属连线 101电连通，则可以测量到输出电流，电流路径104如图1所示，电流由第一直连接线端102 流到与之相连的存在短路缺陷的两条相邻的长金属直线101，由第二直连接线端103流出； 然后，用OBIRCH技术中的激光束依次扫描长金属连线101上的各点，当激光束照射到有短路缺陷存在的长金属连线101时，输出电流发生变化，甚至在激光束照射到短路缺陷时，输出电流的变化趋势也会发生改变，由此定位出长金属连线101上短路缺陷的位置。随着半导体技术的发展，晶片上的IC工艺尺寸越来越小，长金属连线的宽度和缺陷的尺寸也越来越小。由于激光束光斑尺寸的大小远大于缺陷本身的大小，当激光束照射在缺陷处，引起缺陷处电阻变化的同时，激光束也照射到缺陷附近的长金属连线，引起长金属连线的电阻变化。在采用OBIRCH技术定位出短路缺陷位置的过程中，当激光束照射到存在短路缺陷的长金属连线时，一方面由于所述长金属连线的宽度尺寸仅为纳米级而长度范围达到100到500微米，所以在短路缺陷处，由于热敏电阻效应产生的阻值变化，相比整条长金属连线的阻值来说微乎其微，因而不容易通过测量电流值的变化判断是否出现了短路缺陷；另一方面，即使通过测量电流值变化判断出激光束照射的长金属连线之间存在短路缺陷并标记所述长金属连线，但是由于激光光斑尺寸的限制以及短路缺陷尺寸的影响，使得OBIRCH技术无法得到短路缺陷在长金属连线上的具体位置，因此在后续物理分析中，需要花费大量的时间在长度范围为100到500微米的长金属连线上找到短路缺陷，观察分析其形貌。综上所述，对诸如图1所示的短路缺陷测试装置中的长金属连线来说，存在查找短路缺陷的灵敏度以及定位精度太低的问题，无法满足后续物理分析对精确定位短路缺陷具体位置的需要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术解决的技术问题是在OBIRCH技术定位金属连线的短路缺陷过程中，解决在短路缺陷装置的长金属连线上查找短路缺陷的灵敏度以及定位精度太低的问题，从而满足后续物理分析对精确定位短路缺陷的需要。为解决上述问题，本专利技术的技术方案具体是这样实现的一种短路缺陷测试装置，该装置包括，若干第一梳型结构体、若干第二梳型结构体、第一接线端和第二接线端；第一梳型结构体由作为梳把的第一金属导线和作为梳齿的若干第一直线型金属连线组成，所述第一直线型金属连线等间距相互平行，且一端与所述第一金属导线相连；第二梳型结构体由作为梳把的第二金属导线和作为梳齿的若干第二直线型金属连线组成，所述第二直线型金属连线等间距相互平行，且一端与所述第二金属导线相连；第一梳型结构体与第二梳型结构体交替排列，且第一直线型金属连线与第二直线型金属连线相对间插，并位于相互平行的所述第一接线端与第二接线端之间；第一梳型结构体的第一金属导线向一侧延伸与该侧的第一接线端连接，第二梳型结构体的第二金属导线向另一侧延伸与该侧的第二接线端连接。第一梳型结构体的第一直线型金属连线的自由端和相邻的第二梳型结构体的第二金属导线之间存在第一间距(a)；第二梳型结构体的第二直线型金属连线的自由端和相邻的第一梳型结构体的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：龚斌，张卿彦，
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：
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