[发明专利]互连线失效检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种互连线失效检测方法，尤其涉及一种非破坏性半导体晶圆互连线失效检测方法。

背景技术

多层互连技术业已成为大规模集成电路和特大规模集成电路制备工艺的重要组成部分。当前高性能的特大规模集成电路已具有多达7-8层的铜互连线。因此，寻求较低电阻率的金属互连材料和较低介电常数的绝缘材料已成为深亚微米和纳米器件的一大研究方向。

随着集成电路集成度的不断提高，金属连线变得更细、更窄、更薄，因此其中的电流密度越来越大。在较高的电流密度作用下，金属连线中的金属原子将会沿着电子运动方向进行迁移，这种现象就是电迁移(EM)。电迁移能使集成电路中的金属连线在工作过程中产生断路或短路，是引起集成电路失效的一种重要机制。因此，寻找一种可以发现互连线早期失效现象的方法对于解决互连线早期失效现象以及研究互连线电迁移现象都显得很重要。

然而现有的方法都是通过检测每一根互连线的电阻来发现失效互连线的，这样的方法对于互连线规模较大的芯片来说显然速度太慢，不能满足检测的要求。另外也不能很好的定位失效点(即断路或短路点)的确切位置。

现有确定失效点位置的方法通常如日本专利JP2004245841中所提及的用聚焦离子束(FIB)以预定值的电流在半导体器件失效区域两侧挖出面积大于失效区域的两个凹坑，然后再进行切削，直至露出失效点。

现有技术检测失效互连线的速度慢，且确定失效点位置的工艺繁复，使检测效率降低；且检测失效点位置的方法具有破坏性。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种互连线失效检测方法，防止失效点定位工艺繁杂。

为解决上述问题，本发明一种互连线失效检测方法，包括：在互连线路第一电极的激励点连接第一脉冲发生器，在测试点连接时域反射仪，在第二电极上连接第二脉冲发生器；用第一脉冲发生器在激励点输入电压脉冲，所述脉冲上升时间小于正常互连线中从激励点输入电压脉冲至第二电极接收到电压脉冲所需时间的2倍；如果在测试点的时域反射仪上接收到反射的电压脉冲，根据反射时间确定失效点的位置。

可选的，所述脉冲上升时间为10皮秒～100皮秒。

可选的，失效点与激励点的距离＝电磁波在互连线路中传输速度×接收反射电压脉冲的时间/2。所述电磁波在互连线路中传输速度为：2.12×10⁸米/秒～1.34×10⁸米/秒。

可选的，所述互连线路的相对介电常数为2～5。

可选的，所述互连线路的结构为阻抗匹配的输送线。所述互连线路的阻抗为10欧姆～50欧姆。

可选的，所述互连线路的长度为1.1毫米～1.1厘米。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、在互连线电路的第一电极的激励点连接第一脉冲发生器，并输入一电压脉冲。如果互连线为正常的情况，即不是开路、断路或短路，在互连线的第二电极的第二脉冲发生器上可以接收到电压脉冲；而在互连线为开路、断路或短路时，电压脉冲无法传输至第二电极的第二脉冲发生器上，电压脉冲在开路、断路或短路电压脉冲会被反射回第一电极测试点的时域反射仪上，通过电压脉冲从发射到反射回时域反射仪所需的时间就可以计算出失效点的位置。无需将半导体器件进行切削等工艺，就能定位失效点，方法简单，且检测速度快。

2、在激励点输入电压脉冲时，由于噪音的影响，脉冲电压上可能存在的毛刺等信号，因此将脉冲上升时间设定为小于正常互连线中从激励点输入电压脉冲至第二电极接收到电压脉冲所需时间的2倍，可以有效为避免毛刺波形掩盖真正的缺陷反馈波形，提高检测的效率及定位的精确度。

附图说明

图1是本发明互连线失效检测方法的具体实施方式流程图；

图2是形成多层互连结构的示意图；

图3是互连线路中回路结构的示意图；

图4是本发明互连结构为正常工作状态时，检测到的电压脉冲示意图；

图5是本发明互连结构为开路或断路时，检测到的电压脉冲示意图；

图6是本发明互连结构为短路时，检测到的电压脉冲示意图。

具体实施方式