[发明专利]一种短路缺陷测试装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体测试装置和方法，特别涉及一种短路缺陷测试装置和方法。

背景技术

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。