[发明专利]电迁移测试装置、电迁移测试系统及其测试方法

说明书

一种电迁移测试装置、电迁移测试系统及其测试方法，其中电迁移测试装置包括：用于实现与所述待测结构的电连接的连接金属层；用于向所述待测结构施加测试电压的加载电极；用于获得所述待测结构在测试条件下感测电压的感测电极；用于对所述待测结构进行加热的加热器件。本发明通过独立的加热器件使所述待测结构的温度达到所述测试条件，从而使温度对所述待测结构的电迁移的影响与电流对所述待测结构电迁移的影响分开，能够提高所获得的所述待测结构的激活能和电流密度指数的准确性，进而提高所获得的所述待测结构在工作情况下失效时间的准确性，有效提高电迁移测试的准确性。

技术领域

本发明涉及半导体器件测试领域，特别涉及一种电迁移测试装置、电迁移测试系统及其测试方法。

背景技术

电迁移现象是指在电场作用下金属离子发生迁移的现象。当半导体器件工作时，金属互连结构内有一定的电流通过。当金属互连线内电流密度较大时，电子在静电场的驱动下由阴极向阳极高速运动，形成电子风(Electron Wind)，金属离子在电子风的驱动下从阴极向阳极定向扩散，从而发生电迁移。

金属互连结构中的金属离子发生电迁移，容易在金属互连结构中形成空洞或凸起，从而造成金属互连结构的开路或短路，进而出现漏电流增大甚至器件失效的现象。

随着半导体器件尺寸的减小，半导体器件中的金属互连结构的尺寸也不断减小，从而导致金属互连结构中的电流密度不断增加，电迁移造成半导体器件失效的问题越来越严重，所以金属互连结构的电迁移测试就备受重视。

传统的电迁移测试方法通过封装级可靠性测试(Package Level ReliabilityTest)来完成，这种电迁移测试方法包括：将样品划片，对划片后的晶圆进行封装，将封装后的芯片装入烘箱进行测试。进行测试之前的划片、封装等装配过程有可能造成芯片的损坏和硅片的消耗。电迁移测试过程从芯片封装到测试完成需要花费几周时间，并且无法对金属互连结构的质量进行实时监控。采用晶圆级可靠性测试(Wafer-Level ReliabilityTest)进行金属互连结构的测试能够避免周期过长的问题。

但是现有技术中金属互连结构的晶圆级可靠性测试的方法依旧存在测试结果不准确的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种电迁移测试装置、电迁移测试系统及其测试方法，以提高电迁移测试结果的准确性。

为解决上述问题，本发明提供一种电迁移测试装置，包括：

连接金属层，一端与待测结构相连，用于实现与所述待测结构的电连接；

加载电极，与所述连接金属层未连接所述待测结构的一端电连接，用于向所述待测结构施加测试电压，使所述待测结构的感测电流达到测试条件，以实现电迁移；

感测电极，与所述连接金属层连接所述待测结构的一端电连接，用于获得所述待测结构在测试条件下的感测电压；

加热器件，用于对所述待测结构进行加热，使所述待测结构的温度达到所述测试条件，实现电迁移。

可选的，所述加热器件包括一个或多个鳍式场效应晶体管；所述一个或多个所述鳍式场效应晶体管位于所述待测结构下方。

可选的，所述待测结构与所述加热器件之间的距离在10nm到1μm范围内。

可选的，所述待测结构包括金属互连线或具有插塞的金属互连线。

可选的，所述待测结构为金属互连线，所述连接金属层位于所述金属互连线两端，且与所述金属互连线直接连接。

可选的，所述待测结构为具有插塞结构的金属互连线，所述连接金属层位于所述金属互连线两端，且通过所述插塞与所述金属互连线相连。