[发明专利]一种电迁移的检测结构及检测方法

说明书

本发明涉及一种电迁移的检测结构及检测方法，所述检测结构包括电迁移检测单元和应力电流单元；所述应力电流单元包括环形振荡器、电阻器R0以及控制晶体管，其中所述环形振荡器的输出端与所述电阻器R0的第一端相连接，所述环形振荡器的输出端还与所述控制晶体管的栅极相连接；所述电阻器R0的第二端与所述电迁移检测单元相连接，所述控制晶体管的漏极与所述电阻器R0的第二端相连接；其中所述环形振荡器分别连接至第一电源电压Vdd1和第二电源电压Vdd2，所述控制晶体管的源极与所述第一电源电压Vdd1相连接。本发明所述测试结构易于操作和测试，而且几乎不需要额外的硬件以及其他价格昂贵的设备，降低了检测成本。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种电迁移的检测结构及检测方法。

背景技术

随着集成电路技术的持续发展，芯片上将集成更多器件，芯片也将采用更快的速度。在这些要求的推进下，器件的几何尺寸将不断缩小，在芯片的制造工艺中不断采用新材料、新技术和新的制造工艺。目前半导体器件的制备已经发展到纳米级别，同时常规器件的制备工艺逐渐成熟。

电迁移(EM)是微电子器件中主要的失效机理之一，电迁移造成金属化的开路和短路，使器件漏电流增加。在器件向亚微米、深亚微米发展后，金属线的宽度不断减小，电流密度不断增加，更易于因电迁移而失效。因此，随着工艺的进步，EM的评价备受重视。

导致电迁移的直接原因是金属原子的移动。当互连引线中通过大电流时，静电场力驱动电子由阴极向阳极运动，高速运动的电子与金属原子发生能量交换，原子受到猛烈的电子冲击力，这就是所谓的电子风力。但是，事实上金属原子同时还受到反方向的静电场力。当互连线中的电流密度较高时，向阳极运动的大量电子碰撞原子，使得金属原子受到的电子风力大于静电场力。因此，金属原子受到电子风力的驱动，使其从阴极向阳极定向扩散，从而发生电迁移。

电迁移是金属线在电流和温度作用下产生的金属迁移现象，它可能使金属线断裂，从而影响芯片的正常工作。电迁移在高电流密度和高频率变化的连线上比较容易产生，如电源、时钟线等。为了避免电迁移效应，可以增加连线的宽度，以保证通过连线的电流密度小于一个确定的值。

通常EMI效应引起的问题是电源网格电阻增加，从而导致IR降增加，从而影响电路时序。此外，与时间相关电介质击穿TDDB(time dependent dielectric breakdown)、热载流子注入效应HCI(hot carrier injection)、热载流子注入效应HCI(hot carrierinjection)以及负偏压温度不稳定性(NBTI)都成为衡量器件稳定性的重要因素。

现有技术中电迁移(EM)通常被模型化以及适用于直流电(DC)，但是目前大多数产品连接和使用的为交流电(AC)，因此，对于交流电电迁移(EM)性能的评价也非常重要，不仅仅局限于直流电。

常规的交流电电迁移(AC EM)检测结构通过交流电应力设备而在所述直流电电迁移(DC EM)结构上运行，所述交流电电迁移(AC EM)检测结构和所述直流电设备完全不同，而且价格非常昂贵。

因此，现有技术中交流电电迁移(AC EM)检测结构不仅价格非常昂贵，而且不能同时对DC EM进行检测，需要在直流电电迁移(DC EM)结构上运行，而所述交流电电迁移(ACEM)检测结构和所述直流电设备完全不同，给检测带来很多弊端，成为亟需解决的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。