[实用新型]一种半导体测试结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体工艺技术领域，特别是涉及一种半导体测试结构。 

背景技术

集成电路制造技术已迈入ULST(Ultralarge-scale Integration)的阶段，随着半导体技术的进步，元件的尺寸也不断地缩小，而进入深亚微米领域。当集成电路的集成度增加时，使得晶片的表面无法提供足够的面积来制作所需的内连线(Interconnects)，因此，为了配合元件缩小后所增加的内连线，多层金属导体连线的设计便成为超大型集成电路技术所必需采用的方式。然而，由于多层金属连线结构与其周围的介质材料的热胀系数不同，会使得金属连线受到应力，在应力作用下，金属中的晶粒空隙向应力集中的地方汇集，从而在金属中形成空洞的物理现象，这一现象称为应力迁移(SM，Stress Migration)。应力迁移是造成半导体器件失效的一个重要原因，应力迁移形成的空洞达到一定程度时就会使得集成电路中的金属互连线发生开口，使得所述集成电路失效，故在进行半导体器件的可靠性评估时，应力迁移测试是一个必不可少的测试项目。由于应力迁移产生的空洞一般都是存在于连接相邻金属层的连接通孔的上表面或下表面，故一般将所述连接通孔作为主要的测试对象。 

目前，通常将具有应力测试单元的晶圆在恒定温度下进行一定时间的烘培，依据烘培后该应力测试单元相对于其未烘培时的电阻偏差来判断器件的应力偏移状况：电阻偏差越大，说明半导体器件的应力迁移越明显，其对该器件质量的影响越明显。当电阻偏差大于一定数值时，应力迁移直接造成了器件的失效。 

在上述通过电阻偏移来判断应力偏移的测试技术中，电阻的精确测量是确保其测量精准度的关键因素。现有的应力迁移测试结构的俯视图如图1所示，所述应力迁移测试结构包括位于第一金属层的第一金属线10和第二金属线11，位于第二金属层的第三金属线12和第四金属线13，连接所述第一金属层和第二金属层的连接通孔14，依次排列的第一焊垫15、第二焊垫16、第三焊垫17和第四焊垫18；其中，所述第一金属线10一端与所述第一焊垫15相连接，另一端与所述连接通孔14的上表面相连接，所述第二金属线11一端与所述连接通孔14的上表面相连接，另一端与所述第二焊垫16相连接，所述第三金属线12一端与所述第四焊垫18相连接，另一端与所述连接通孔14的下表面相连接，所述第四金属线13一端与所述连接通孔14的下表面相连接，另一端与所述第三焊垫17相连接。图2为图1中两层金属线通过所述连接通孔14相连接结构沿AA’方向的截面图。图1中的应力迁移测试结构为四端法电阻测试结构，在对该应力迁移测试结构进行测试时，所使用的测试装置如图3所示，为 电阻测试装置，所述电阻测试装置19包括两个电压测量探针191、一个电流输入探针192和一个电流输出探针193，所述两个电压测量探针191之间串联一个电压表194，所述电流输入探针192与所述电流输出探针193之间串联一个电流表195和一个可调恒流源196。在测试的过程中，所述应力迁移测试结构中的所述第一焊垫15和第四焊垫18分别于所述电流输入探针192和电流输出探针193相连接，所述第二焊垫16和第三焊垫17分别于所述电压测量探针191相连接。 

图1中所述应力迁移测试结构中的所述连接通孔14的电阻一般比较小，为了实现精确测量，所述连接通孔14是被采用四端法连接至相应的焊垫上，通过对所述连接通孔14的量测即可以精确地知道在应力迁移作用下两层相邻金属之间的互连情况。但由于在该应力迁移测试结构中，是以单个的连接通孔14为测试对象，将其连接至四个焊垫上来实现量测的，如果需要检测所有相连金属之间的连接通孔14的互连情况，就需要将所有的连接通孔14全部依次连出，在四个焊垫只连接一个连接通孔14的情况下，焊垫的利用率非常低，整个测试结构的面积比较大，这就使得在每个晶圆上设置的待检测连接通孔的数量非常有限，而应力迁移测试需要测量一定数量的连接通孔，每次测试都需要消耗2～3片晶圆，大大增加了晶圆的损耗，增加了测试的成本。 

鉴于此，有必要设计一种新的半导体测试结构用以解决上述技术问题。 

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种半导体测试结构，用于解决现有技术中由于一个待检测连接通孔占用四个焊垫而导致的整个测试结构的面积比较大，焊垫的利用率较低，测试成本较高的问题。