[发明专利]检测电迁移峰值电流的测试结构和方法

说明书

本发明公开了一种检测电迁移峰值电流的测试结构，包括左右完全对称的本身都为上下对称结构的左右半测试结构；左右半测试结构都包括串联在一起的n级连接结构，各级连接结构由对应级的金属线并联而成；各级金属线的宽度按比例缩小以及数量按比例增加，各级连接结构中的所有金属线的宽度和相等；左右半测试结构的第n级连接结构串联在一起，第1级连接结构作为应力电流或电压的输入端。本发明还公开了一种检测电迁移峰值电流的测试方法。本发明能大大减少所需测试键的数量，节约面积成本；能避免由于测试键位置不同引起的工艺差异造成对峰值电流性能的影响；能结合失效分析快速找出失效位置，进而能优化后段金属互联的工艺窗口。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种检测电迁移峰值电流的测试结构。本发明还涉及一种检测电迁移峰值电流的测试方法。

背景技术

大规模集成电路技术已经从微米深入到亚微米乃至深亚微米级，人们提出了很多种等比例缩小原则，以保持现有器件电路与新设计器件之间的兼容性，并尽量降低因集成度提高而导致的高功率密度、高电场和高电流密度等。但集成电路及器件中的电流密度、电场和工作温度仍然呈上升趋势，金属互联线的电迁移失效已成为导致集成电路及器件失效的主要原因之一。

为了保护金属互联线不受电迁移影响，设计规则中会对金属线宽度和电流做出规定，其中包括常规电迁移和极限情况下的峰值电迁移。峰值电流对于设计者的参考意义更为重要，它是指在交流情况下，脉冲持续时间较小时(一般小于0.5us，需按照不同技术节点的脉冲持续时间和占空比设计规则要求设置)，金属线可以承受的电流。峰值电流和金属线宽度、脉冲持续时间强相关。现有技术中，测试不同宽度金属线的峰值电流需要测试多条测试键(test key)即测试结构；通常，测试键为采用对应宽度的金属线图形组成的测试结构，现有技术中，一种宽度的金属线就需要设置一个测试键，不同宽度的金属线则需要设置多条测试键。

随着技术的发展，工艺的技术节点不断缩小，在14nm及以下更先进技术节点工艺中，测试键位置对于工艺有很大影响，可能会造成性能差异，例如，测试键位置不同引起的工艺差异会对峰值电流性能产生影响，这也使得现有方法对峰值电流性能的测试产生偏差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测电迁移峰值电流的测试结构，能采用一个测试结构同时实现对多种不同宽度的金属线进行电迁移率峰值电流的检测，从而能大大减少所需测试键的数量，节约面积成本。为此，本发明还提供一种检测电迁移峰值电流的测试方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的检测电迁移峰值电流的测试结构包括左半测试结构和右半测试结构，所述左半测试结构和所述右半测试结构在第一基准线处连接在一起且所述左半测试结构和所述右半测试结构以所述第一基准线为中心左右完全对称，所述左半测试结构和所述右半测试结构都为以第二基准线为中心的上下对称结构，所述第一基准线和所述第二基准线垂直相交。

所述左半测试结构和所述右半测试结构都包括n级连接结构，第1级所述连接结构位于远离所述第一基准线的最外层，第n级所述连接结构位于靠近所述第一基准线的最内侧， n为大于1的整数。

n级所述连接结构串联在一起，各级所述连接结构由对应级的金属线并联而成。

第k级连接结构对应的第k级金属线的宽度和长度都相等，k为1到n之间任意一整数。

当1＜k≤n时，第k级金属线的宽度为第(k-1)级金属线的宽度的1/m，m为大于等于2的整数，第k级金属线的数量为第(k-1)级金属线的数量的m倍数，各第 (k-1)级金属线分别连接m条第k级金属线，所述第k级连接结构中的所有第k级金属线的宽度和等于所述第(k-1)级连接结构中的所有第(k-1)级金属线的宽度和，使从所述第1级连接结构到所述第n级连接结构中的各金属线上的电流密度相等。