[发明专利]电迁移可靠性测试结构及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及在测试过程中的一种电迁移可靠性测试结构及其使用方法。

背景技术

电迁移（electro-migration，EM）是集成电路制造过程中常见的问题。这是由于电流密度过高导致金属原子逐渐置换。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，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，这种缺陷被称为突起失效（hillock failure）或晶须失效（whisker failure），即短路。上述两类缺陷都会引起芯片失效。

现有的电迁移的测试结构如图1所示，包括：检测结构1及设置在检测结构1之间的待检测部件10，两个电源端（Force）11和两个检测端（sense）12，是从检测结构1的两端各连出的两个焊垫（Pad），其中电源端11连接直流电流提供设备，检测端12用于检测电压，从而算得电阻，当出现空洞时，测得的电阻值变大。

由上述对电迁移的描述可知，还存在产生突起的现象，即短路问题，目前业内在检测结构1上方形成一金属环2，套设并间隙围绕上述待检测部件10，并引出一输出端（extrusion）21。当待检测部件10形成突起时，会造成短路，从而产生漏电流，则由输出端检测到漏电流。然而随着尺寸的缩小，漏电流也极为微弱，检测漏电流对设备本身的敏感性要求大大提高，从而一般的设备已不能够有效的检测到这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电迁移可靠性测试结构及其使用方法，以解决现有技术中漏电流难以侦测到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电迁移可靠性测试结构，包括：

横向排列且相对设置的第一检测结构和第二检测结构，所述第一检测结构和第二检测结构皆连接有电源端和检测端，所述第一检测结构和第二检测结构的电源端分别连接电源的阴极和阳极，所述第一检测结构和第二检测结构之间用于设置待检测部件；

第三检测结构，所述第三检测结构为中空的矩形结构，其能够间隙围绕所述待检测部件，所述第三检测结构具有一引出端，所述引出端连接于所述第二检测结构的电源端。

可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第一检测结构和第二检测结构由第一金属层形成。

可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第三检测结构由第二金属层形成。

可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第二金属层位于所述第一金属层上层。

可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第一金属层和第二金属层的材料为铝或铜。

可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构，所述第一检测结构和第二检测结构皆设置有通孔，所述待检测部件通过通孔引入互连线与所述第一检测结构和第二检测结构相连接。

本发明提供一种电迁移可靠性测试结构的使用方法，设置所述待检测部件于所述第一检测结构和第二检测结构之间，在所述第一检测结构和第二检测结构的电源端分别连接电源的阴极和阳极，利用所述两个检测端获得电势差，由电性参数与标准值的差异确定所述待检测部件是否具有异常。

可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，若所述电势差小于标准值，表明所述待检测部件具有突起。

可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，若所述电势差等于标准值，则算得待检测部件的电阻值；若电阻值大于标准值，表明所述待检测部件具有空洞。

可选的，对于所述的电迁移可靠性测试结构的使用方法，若所述电阻值等于标准值，表明所述待检测部件正常。