[实用新型]一种电迁移测试结构

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体制造领域，涉及一种测试结构，特别是涉及一种电迁移测试结构。

背景技术

电迁移测试时是产品级可靠性测试(PLR)中的一个项目，在低K后道工艺中，围绕电迁移测试结构模块的保护环(Guard Ring)可以防止晶粒切割过程中水汽进入测试结构影响测试结果。保护环由有源区上的多层金属堆叠而成。

请参阅图1，显示为现有的电迁移测试结构位于切割道中的俯视图，其中切割道由两个密封环101之间的区域所定义。如图1所示，测试结构主体及金属焊垫103均位于保护环102内。请参阅图2，显示为图1的放大图，如图2所示，测试结构主体104位于金属焊垫103一侧(为了清楚显示测试结构主体，图2并未按原比例绘制)。由于切割道的宽度通常为60微米，而金属焊垫的尺寸通常为边长为55微米的方形，因此留给测试结构主体104及保护环的制作空间宽度仅有2.5微米，容易发生电路设计规则错误(DRC errors)，引起短路等问题。同时，由于保护环需要包围金属焊垫，因此保护环几乎占据了整个切割道，在晶粒切割时会切割到保护环，很容易引起芯片分层问题，分层的可能原因是切割道区域的高金属密度。

去掉保护环并将电迁移测试结构的宽度限制在30微米以内可以解决激光切割时芯片的分层问题，但是没有保护环，电迁移测试结构很容易被水汽侵蚀，影响测试结果。

现有的一种解决方法是将测试结构做在多项目晶圆(MPW)的芯片区域，而非切割道上，这样就可以避免切割道测试结构周围的保护环及测试结构本身，但是，这样会额外占用一个芯片区域，使得该区域不能用于制作芯片，导致每一片晶圆上的芯片数目减少，浪费了晶圆面积，导致成本上升。另一种办法是不制作电迁移测试结构，但是这样就无法检测金属互连线的制作工艺是否满足要求。

并且在目前40nm工艺节点下就遭遇了严重的芯片分层问题，随着技术的发展，更需要专注于测试结构设计，以提前预防更小工艺节点如28nm高K金属栅与多晶硅工艺下的芯片分层问题。

因此，提供一种新的电迁移测试结构使其能够位于切割道上且具有保护环，使得测试结构主体不被水汽等侵蚀，同时又不会引起晶粒切割时芯片分层的问题实属必要。

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电迁移测试结构，用于解决现有技术中的电迁移测试结构容易引起芯片分层的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电迁移测试结构，位于晶圆切割道上，包括测试结构主体、保护环、第一金属焊垫、第二金属焊垫、第三金属焊垫及第四金属焊垫；

所述测试结构主体位于所述保护环内，所述第一、第二、第三及第四金属焊垫位于所述保护环外；

所述测试结构主体与各金属焊垫之间分别通过一阱连接结构连接；所述阱连接结构包括依次连接的第一层间金属互连层、第一N型重掺杂层、N阱、第二N型重掺杂层及第二层间金属互连层，其中，所述N阱形成于P型衬底中，所述第一N型重掺杂层与第二N型重掺杂层均形成于所述N阱上，所述第一N型重掺杂层与第二N型重掺杂层之间形成有P型重掺杂层并通过隔离结构隔离；

所述保护环与所述P型重掺杂层连接；

所述P型衬底与所述保护环均与所述第三金属焊垫连接。

可选地，所述测试结构主体包括待测金属线及围绕所述待测金属线的虚拟金属；所述待测金属线的第一端及第二端分别通过金属插塞与第一上层金属线及第二上层金属线连接；所述第一上层金属线包括第一电压测量端口及第一电流测量端口，所述第二上层金属线包括第二电压测量端口及第二电流测量端口；所述第一电压测量端口、第一电流测量端口、第二电压测量端口及第二电流测量端口分别通过一个所述阱连接结构与所述第一、第二、第三、第四金属焊垫连接。

可选地，所述虚拟金属包括一围绕所述待测金属线的闭合金属环及分布于所述金属环两侧的若干金属线。

可选地，所述第二层间金属互连层通过第三上层金属线连接于相应的金属焊垫。

可选地，所述P型衬底依次通过第三层间金属互连层及第四上层金属线与所述第三金属焊垫连接。

可选地，所述N阱旁还形成有P阱。

可选地，所述保护环位于所述切割道中部，且除所述第一、第二、第三及第四金属焊垫以外，所述电迁移测试结构包括金属的区域宽度小于或等于30微米。

可选地，所述第一、第二、第三及第四金属焊垫位于所述切割道中部，且各金属焊垫的顶层金属宽度小于或等于30微米。

可选地，所述隔离结构为浅沟槽隔离。