金属互连线电迁移测试结构制造技术

本发明专利技术提供一种金属互连线电迁移测试结构，通过节点垫的多个输入端从不同方向接入第一金属层相应的一端，通过分流汇总的形式使得流入第一金属层与通孔填充接触处的电流得以分流与汇总，有效减小了该接触处周围区域中的电流密度，改善第一金属层的电迁移效应，避免在接触处周围区域的第一金属层中的意外的孔隙的产生，保证了第二金属层的电迁移测试的成功进行，提高了金属互连线电迁移测试的成功率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种金属互连线电迁移测试结构，通过节点垫的多个输入端从不同方向接入第一金属层相应的一端，通过分流汇总的形式使得流入第一金属层与通孔填充接触处的电流得以分流与汇总，有效减小了该接触处周围区域中的电流密度，改善第一金属层的电迁移效应，避免在接触处周围区域的第一金属层中的意外的孔隙的产生，保证了第二金属层的电迁移测试的成功进行，提高了金属互连线电迁移测试的成功率。【专利说明】金属互连线电迁移测试结构
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种金属互连线电迁移测试结构。
技术介绍
在集成电路制造过程中，金属互连线的电迁移(Electro-Migration, EM)现象造成金属互连线的开路和短路，使器件漏电流增加。随着集成电路规模不断扩大，器件尺寸不断缩小，金属互连线的宽度不断减小，电流密度不断上升，更易于因电迁移而失效，已经成为一个重要的可靠性问题。导致电迁移的直接原因是金属原子的移动。集成电路的电迁移现象是指集成电路器件工作时，金属互连线内有一定的电流通过，静电场力驱动电子由阴极向阳极运动，高速运动的电子与金属原子发生能量交换，原子受到猛烈的电子冲击力，这就是所谓的电子风力。但是，事实上金属原子同时还收到反方向的静电场力。当互连线中的电流密度较高时，向阳极运动的大量电子碰撞金属原子，使得金属原子受到的电子风力大于静电场力。因此，金属原子受到电子风力的驱动，使其从阴极向阳极定向扩散，使阴极产生金属离子的空位，并累积而导致金属互连线的断路，同时在阳极由于金属离子的堆积而导致晶须或小丘，并有可能和旁边的金属线短路。图1A和IB所示分别为现有的一种用于金属互连线电迁移测试的标准结构的仰视图和剖视图，金属互连线电迁移测试标准结构通常包括第一金属层以及第二金属层101，两者之间填充有层间介质(未图示)，第一金属层具有阳极部分103b和阴极部分103a，阴极部分103a具有第一加载电压节点Fl和第一感测电压节点SI，阳极部分103b具有第二加载电压节点F2和第二感测电压节点S2，第一加载电压节点Fl和第二加载电压节点F2具有较大尺寸，以允许较高加载电压进行偏置。通孔填充102a导通第二金属层101以及第一金属层的阴极部分103a，通孔填充102b导通第二金属层101以及第一金属层的阴极部分103b。为了识别互连结构的第二金属层101中的电迁移，对第一加载电压节点Fl施加加载偏压，然后，在第一感测电压节点SI感测产生的电压。根据欧姆定律由在第一感测电压节点SI感测的电压随时间的变化所反映的第二金属层101的电阻变化来表示在第二金属层101中电迁移的存在。还可以在第二加载电压节点F2上施加加载偏压，并在第二感测电压节点S2感测产生的电压。根据欧姆定律由在第二感测电压节点S2感测的电压随时间的变化所反映的第二金属层101的电阻变化来表示已在第二金属层101中出现了电迁移。然而，在实际生产中发现，应用上述金属互连线电迁移测试标准结构进行第二金属层101的电迁移测试时，常常发生测试失败情况，一个原因是由于通孔填充102b的厚度比阳极部分103b的厚度大(有的甚至超过10倍)，因此在电流从阳极部分103b流入通孔填充102b时，造成阳极部分103b电流密度过大，更易于因电迁移而在通孔填充102b与阳极部分103b接触处产生意外的孔隙(Void) 105，阳极部分103b失效，造成阳极部分103b与通孔填充102的连接的断路，第二金属层101电迁移测试失败。即，成功的第二金属层101电迁移测试应该是在第二金属层101位于阴极部分103a上方的部分104中产生空隙是金属层101电迁移测试，而不是在第一金属层的阳极部分103b中意外产生孔隙105。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属互连线电迁移测试结构，可以有效地避免因电迁移而产生意外的孔隙，提高金属互连线电迁移测试的成功率。为了解决上述问题，本专利技术提供一种金属互连线电迁移测试结构，包括第一金属层和待电迁移测试的第二金属层，所述第一金属层具有第一端和第二端，并分别通过一通孔填充与所述第二金属层电导通；所述金属互连线电迁移测试结构还包括位于所述第一端和/或第二端的节点垫，所述节点垫用于施加测试电压和感测电压，且所述节点垫具有多个输入端，所述多个输入端从不同方向连接第一端或第二端。进一步的，所述第一金属层与通孔填充接触处的宽度大于第二金属层的宽度和通孔填充直径。进一步的，所述输入端通过导电插塞与第一金属层电导通。进一步的，每个方向的导电插塞的数量为多个。 进一步的，每个方向的导电插塞构成一个阵列。进一步的，所述阵列为圆形或矩形。进一步的，所述输入端的数量为2?4个。进一步的，所述第一金属层接有节点垫的一端在所述不同方向上分别设有一个用于连接所述节点垫的输入端的接触臂。进一步的，所述导电插塞为接触孔插塞或通孔插塞。进一步的，所述第二金属层为多层互连线结构中的第一层金属线M1，所述第一金属层为其他层金属线Mx，其中，X大于等于2。进一步的，所述第一金属层为多层互连线结构中的第一层金属线M1，所述第二金属层为其他层金属线Mx，其中，X大于等于2。与现有技术相比，本专利技术提供的金属互连线电迁移测试结构，通过节点垫的多个输入端从不同方向接入第一金属层相应的一端，通过分流汇总的形式使得流入第一金属层与通孔填充接触处的电流得以分流与汇总，有效减小了该接触处周围区域中的电流密度，改善第一金属层的电迁移效应，避免在接触处周围区域的第一金属层中的意外的孔隙的产生，保证了第二金属层的电迁移测试的成功进行，提高了金属互连线电迁移测试的成功率。【专利附图】【附图说明】图1A是现有技术的金属互连线电迁移测试标准结构的仰视图；图1B是沿图1A的XX’的金属互连线电迁移测试标准结构的剖视图；图2A是本专利技术实施例一的金属互连线电迁移测试结构的仰视图；图2B是沿图2A的XX’的金属互连线电迁移测试结构的剖视图；图2C是沿图2A的YV的金属互连线电迁移测试结构的剖视图；图3A是本专利技术实施例二的金属互连线电迁移测试结构的仰视图；图3B是沿图3A的XX’的金属互连线电迁移测试结构的剖视图；图4A是本专利技术实施例三的金属互连线电迁移测试结构的仰视图；图4B是沿图4A的XX’的金属互连线电迁移测试结构的剖视图；图4C是沿图4A的YV的金属互连线电迁移测试结构的剖视图。【具体实施方式】以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的金属互连线电迁移测试结构作进一步详细说明。实施例一请参考图2A、2B、2C，本实施例提供一种金属互连线电迁移测试结构，包括具有第一端201a和第二端201b的第一金属层、待电迁移测试的第二金属层203、以及与两层直接接触的第一通孔填充202a和第二通孔填充202b，所述第一端201a通过第一通孔填充202a与所述第二金属层203电导通，所述第二端201b通过第二通孔填充202b与所述第二金属层203电导通。本实施例中，所述金属互连线电迁移测试结构还包括位于所述第一端201a的节点垫204，所述节点垫204用于施加测试电压和感测电压，并具有3个输入端204a、204b、204c，第一端20Ia通过绝缘介质(未图示)隔离出3个方向上的接触臂1、I1、III，导电插塞205阵列位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属互连线电迁移测试结构，包括第一金属层和待电迁移测试的第二金属层，所述第一金属层具有第一端和第二端，并分别通过一通孔填充与所述第二金属层电导通；所述金属互连线电迁移测试结构还包括位于所述第一端和/或第二端的节点垫，所述节点垫用于施加测试电压和感测电压，且所述节点垫具有多个输入端，所述多个输入端从不同方向连接第一端或第二端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈芳，甘正浩，
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：