[发明专利]互连电迁移的测试结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造业中的可靠性(Reliability)领域，特别是涉及一种互连电迁移的测试结构。

背景技术

电迁移(electromigration，简称EM)是一种由于导体中离子的逐步运动而导致的物质(material)转移现象，其内在机理是导电电子与扩散的金属原子之间的动量(momentum)转移。对于存在高直流电流密度(high directcurrent densities)的场合，例如微电子领域中，电迁移效应非常关键。随着集成电路产品的尺寸不断减小，电迁移效应的现实意义不断增加。电迁移发生时，一个运动电子的部分动量转移到邻近的激活离子(activated ion)，这会导致该离子离开它的原始位置。随着时间推移，这种力量会引起庞大数量的原子远离它们的原始位置。电迁移会导致导体(尤其是狭窄的导线)中出现断裂(break)或缺口(gap)阻止电的流动，这种缺陷被称为空洞(void)或内部失效(internal failure)，即开路。电迁移还会导致一个导体中的原子堆积(pile up)并向邻近导体漂移(drift)形成意料之外的电连接，这种缺陷被称为小丘失效(hillock failure)或晶须失效(whisker failure)，即短路。上述两类缺陷都会引起电路故障。

通过测试一定的测试结构来评估制程抗电迁移的能力，电迁移的测试结构有很多种，其中有一种是下层互连线通过通孔连接到上层互连线，经过一定长度的上层互连线之后再由通孔连接到下层互连线。测试的电流就是经历了一个从下层互连线到上层互连线再由通孔流到下层互连线的过程，这种结构如图1所示，根据电流的流向，这种结构称为Upstream结构，即上游结构。在图1中，第一下层结构111和第二下层结构112为下层互连线，在现有技术中，分别在第一下层结构111和第二下层结构112上施加电压，使得电流由第一下层结构111流经第一通孔结构121流到上层待测结构130，电流从上层待测结构130的一端流至另一端，通过第二通孔结构122，流至第二下层结构112，从而测量上层待测结构130的电迁移。与Upstream结构对应的还有Downstream结构，即下游结构，顾名思义，Downstream结构的电流流向就是从上层互连线到下层互连线再回到上层互连线的一个通路，如图2所示，在图2中，分别在第一上层结构131和第二上层结构132上施加电压，使得电流由第一上层结构131流经第一通孔结构121流到下层待测结构110，电流从下层待测结构110的一端流至另一端，通过第二通孔结构122，流至第二上层结构132，从而测量下层待测结构110的电迁移。

然而，由于集成电路的特征尺寸越来越小，特别是到45nm以下时，下层互连的厚度越来越薄，互连中上层互连的厚度与下层互连的厚度的差距越来越大，而使得现有技术中的Upstream结构的电迁移测试已经无法真实的测出上层待测结构130的电迁移，如图3所示，在Upstream结构的电迁移测试中，空洞产生在下层互连线与通孔结构接触处的下层互连线，而无法准确的测量上层待测结构130的电迁移。因此，如何提供一种互连电迁移的测试结构，能准确评估上游结构的电迁移，从而保证上游结构的电迁移分析的准确性，已成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种互连电迁移的测试结构，能准确评估上游结构的电迁移，从而保证上游结构的电迁移分析的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种互连电迁移的测试结构，包括：

下层结构，包括第一下层结构和第二下层结构；

上层结构，位于所述下层结构上，所述上层结构包括第一上层电流引线、第二上层电流引线和条形的上层待测结构，所述第一上层电流引线和第二上层电流引线用于为所述上层待测结构提供电压；

通孔结构，包括第一通孔结构、第二通孔结构、第三通孔结构和第四通孔结构，其中，所述第一上层电流引线通过第一通孔结构与第一下层结构的一端连接，所述第一下层结构的另一端通过第二通孔结构与所述上层待测结构的一端连接，所述上层待测结构的另一端通过第三通孔结构与第二下层结构一端连接，所述第二下层结构的另一端通过第四通孔结构与第二上层电流引线一端连接；以及

电介质，所述第一下层结构、第二下层结构、第一上层电流引线、第二上层电流引线、上层待测结构和通孔结构通过所述电介质绝缘间隔。