專利名稱：一種電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬互連的可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
可靠性測(cè)試是集成電路制造工藝中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前金屬互連的可靠性測(cè)試的內(nèi)容包括接觸孔、通孔、金屬布線電遷移現(xiàn)象等，電遷移(EM)是指在較高的電流密度作用下，金屬原子將會(huì)沿著電子運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行遷移。電遷移能使集成電路中的互連線在工作過程中產(chǎn)生斷路或短路，從而引起IC失效，其表現(xiàn)為在互連線中形成空洞，增加了電阻；空洞長(zhǎng)大，最終貫穿互連線，形成斷路；在互連引線中形成晶須，造成層間短路；晶須長(zhǎng)大，穿透鈍化層，產(chǎn)生腐蝕源?？斩春途ы毜拈L(zhǎng)期積累最終就會(huì)導(dǎo)致集成電路金屬互連結(jié)構(gòu)失效。因此，電遷移是影響集成電路器件可靠性的一個(gè)重要因素，電遷移測(cè)試也成為可靠性評(píng)價(jià)的重要項(xiàng)目之一。集成電路的金屬互連的遷移特性有相當(dāng)部分受電流擁堵(CurrentCrowding)的影響。當(dāng)電路的尺寸發(fā)生比較大的變化時(shí)，電流密度也會(huì)有比較大的變化，同時(shí)在比較細(xì)的金屬中電流密度的分布也會(huì)發(fā)生改變且不均勻，這樣就加劇了電遷移，加速了電路的失效。現(xiàn)有技術(shù)中，用于測(cè)試金屬互連結(jié)構(gòu)的涉及電流擁堵效應(yīng)引起的可靠性的測(cè)試結(jié)構(gòu)包括上層金屬線，下 層金屬線以及引出金屬線三層金屬結(jié)構(gòu)，上層金屬線和下層金屬線之間由絕緣介質(zhì)層隔開，上層金屬線和下層金屬線之間由金屬通孔實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，再通過引出金屬線引出后可在上層金屬線和下層金屬線間的金屬通孔上進(jìn)行測(cè)試。由此可知，這種測(cè)試結(jié)構(gòu)需要3層金屬才能正常測(cè)試。因此制備這種測(cè)試結(jié)構(gòu)的步驟包括形成下層金屬線，接著以銅互連工藝形成金屬通孔和上層金屬線，之后再以銅互連工藝形成金屬通孔和引出金屬線，也即是至少需要七次光刻才能得到所需的測(cè)試結(jié)構(gòu)，制造工藝較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工藝方便的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)，包括第一層金屬線，其包括第一金屬線，與所述第一金屬線平行且相隔一定距離的第二金屬線，垂直連接于所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的第三金屬線；所述第三金屬線的一端靠近所述第一金屬線的一個(gè)端點(diǎn)，另一端靠近所述第二金屬線的一個(gè)端點(diǎn)；所述金屬線之間填充有絕緣介質(zhì)；以及第二層金屬線，位于所述第一層金屬線上方，通過金屬通孔引出所述第一層金屬線以進(jìn)行可靠性測(cè)試。優(yōu)選的，所述第一金屬線靠近所述第三金屬線的一個(gè)端點(diǎn)相對(duì)于所述第三金屬線外側(cè)的偏移量為-20nm至IOOnm,以所述第三金屬線的內(nèi)側(cè)向外側(cè)為正方向。優(yōu)選的，所述第二金屬線靠近所述第三金屬線的一個(gè)端點(diǎn)相對(duì)于所述第三金屬線內(nèi)側(cè)的偏移量為-20nm至IOOnm,以所述第三金屬線的外側(cè)向內(nèi)側(cè)為正方向。
優(yōu)選的，所述第三金屬線的線寬為60nm至250nm。優(yōu)選的，所述第三金屬線的長(zhǎng)度為IOOnm至700nm。優(yōu)選的，所述第一金屬線和/或所述第二金屬線的線寬為大于等于300nm。優(yōu)選的，所述第三金屬線和所述第二金屬線的數(shù)量為2，以所述第一金屬線成中心對(duì)稱分布。本發(fā)明還提供了一種電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟淀積絕緣介質(zhì)層；在所述絕緣介質(zhì)層中形成第一層金屬線；以銅互連工藝在所述絕緣介質(zhì)層上方形成金屬通孔及第二層金屬線，所述第二層金屬線通過所述金屬通孔將所述第一層金屬線引出以進(jìn)行電遷移可靠性測(cè)試；其中，所述第一層金屬線包括第一金屬線，與所述第一金屬線平行且相隔一定距離的第二金屬線，垂直連接于所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的第三金屬線；所述第三金屬線的一端靠近所述第一金屬線的一個(gè)端點(diǎn)，另一端靠近所述第二金屬線的一個(gè)端點(diǎn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過第一層金屬線模擬現(xiàn)有技術(shù)中的兩層金屬結(jié)構(gòu)，再通過第二層金屬線引出，從而只需要兩層金屬結(jié)構(gòu)就能夠完成電遷移可靠性測(cè)試，大大減少了制造可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)的工藝步驟，縮短了研發(fā)、調(diào)查工藝問題的周期，降低了工藝成本。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)第一層金屬線的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的內(nèi) 容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)包括第一層金屬線及第二層金屬線，其中第二層金屬線為引出線，用于將第一層金屬線引出以進(jìn)行可靠性測(cè)試。請(qǐng)參考圖1，其顯示為本發(fā)明電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)的第一層金屬線的不意圖。第一層金屬線包括第一金屬線I，與第一金屬線平行且相隔一定距離的第二金屬線2，以及垂直連接于第一金屬線I和第二金屬線2之間的第三金屬線3。第三金屬線3的上端靠近第一金屬線I的一個(gè)端點(diǎn)，下端靠近第二金屬線2的一個(gè)端點(diǎn)；金屬線1，2，3之間填充有絕緣介質(zhì)(圖未示)。也即是說，第一金屬線I和第二金屬線2之間由絕緣介質(zhì)隔開，第一金屬線I和第二金屬線2之間通過第三金屬線3實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。由此可見，第一層金屬線I和第二金屬線2即分別相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)中未被引出的測(cè)試結(jié)構(gòu)的上層金屬線和下層金屬線，第三金屬線3則相當(dāng)于上層金屬線和下層金屬線之間的金屬通孔。由此可知，相較于現(xiàn)有技術(shù)的三層可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)，本發(fā)明僅需兩層金屬即可完成。由于省去了一道金屬互連工藝，減少了工藝步驟和復(fù)雜度。詳細(xì)來說，本發(fā)明的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)的制備步驟包括，首先淀積絕緣介質(zhì)層，對(duì)絕緣介質(zhì)層進(jìn)行光刻刻蝕形成所需的第一層金屬線形狀，之后填充金屬銅以形成圖1所示的第一層金屬線結(jié)構(gòu)；接著通過標(biāo)準(zhǔn)銅互連工藝形成金屬通孔以及第二層金屬線(也即是引出線)。銅互連工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不多加贅述。第二層金屬線通過金屬通孔將第一層金屬線結(jié)構(gòu)引出，以進(jìn)行可靠性測(cè)試。相較于現(xiàn)有技術(shù)中需要進(jìn)行7次光刻刻蝕，本發(fā)明省去了一道銅互連工藝，僅需4次光刻刻蝕就能夠完成測(cè)試結(jié)構(gòu)的制備。請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，在本實(shí)施例中，電流輸入端可設(shè)置在第一金屬線I或第二金屬線2遠(yuǎn)離第三金屬線3的一端。由于電路的尺寸的較大變化引起電流密度的變化而加劇電遷移，因此在本發(fā)明中第三金屬線3的線寬b應(yīng)小于第一金屬線I的線寬d和第二金屬線2的線寬e。較佳的，第三金屬線的線寬b為60nm至250nm,長(zhǎng)度c為IOOnm至700nm。第一金屬線I的線寬d和第二金屬線2的線寬e為大于等于300nm。如圖1所示，第三金屬線3的上端靠近于第一金屬線I的一個(gè)端點(diǎn)，該端點(diǎn)的位置可超出第三金屬線3的外側(cè)或位于第三金屬線3的外側(cè)和內(nèi)側(cè)之間。具體來說，該端點(diǎn)相對(duì)于第三金屬線3外側(cè)的偏移量a可為-20nm至lOOnm，以第三金屬線3的內(nèi)側(cè)向外側(cè)為正方向。當(dāng)?shù)谝唤饘倬€I的該端點(diǎn)凹陷于第三金屬線3外側(cè)(也即是偏移量為負(fù)值)時(shí)，電流擁堵效應(yīng)會(huì)更加明顯。同樣的，第三金屬線3的下端靠近于第二金屬線2的一個(gè)端點(diǎn)，該端點(diǎn)的位置可超出第三金屬線3的內(nèi)側(cè)或位于第三金屬線3的內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間。該端點(diǎn)相對(duì)于第三金屬線3內(nèi)側(cè)的偏移量也可為-20nm至lOOnm，以第三金屬線3的外側(cè)向內(nèi)側(cè)為正方向。在本實(shí)施例中，第二金屬線2和第三金屬線3均為兩條，以第一金屬線I成中心對(duì)稱分布，第二層金屬線通過金屬通孔將第二金屬線2的兩個(gè)端點(diǎn)引出，即可對(duì)兩條金屬線3進(jìn)行可靠性測(cè)試。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，第二金屬線2和第三金屬線3僅為I條，此時(shí)第二層金屬線通過金屬通孔將第二金屬線2遠(yuǎn)離第三金屬線3的一端以及第一金屬線遠(yuǎn)離第三金屬線3的一端引出，從而僅對(duì)一條第三金屬線3進(jìn)行可靠性測(cè)試。綜上，本發(fā)明所提出的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)和方法，通過將現(xiàn)有技術(shù)中的三層金屬互連結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為兩層，減少了 3步光刻步驟，大大縮短了研發(fā)、調(diào)查工藝問題的周期，降低了工藝成本。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然所述諸多實(shí)施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 第一層金屬線，其包括第一金屬線，與所述第一金屬線平行且相隔一定距離的第二金屬線，垂直連接于所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的第三金屬線；所述第三金屬線的一端靠近所述第一金屬線的一個(gè)端點(diǎn)，另一端靠近所述第二金屬線的一個(gè)端點(diǎn)；所述金屬線之間填充有絕緣介質(zhì)；以及第二層金屬線，位于所述第一層金屬線上方，通過金屬通孔弓I出所述第一層金屬線以進(jìn)行可靠性測(cè)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一金屬線靠近所述第三金屬線的端點(diǎn)相對(duì)于所述第三金屬線外側(cè)的偏移量為-20nm至lOOnm，以所述第三金屬線的內(nèi)側(cè)向外側(cè)為正方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二金屬線靠近所述第三金屬線的端點(diǎn)相對(duì)于所述第三金屬線內(nèi)側(cè)的偏移量為-20nm至lOOnm，以所述第三金屬線的外側(cè)向內(nèi)側(cè)為正方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三金屬線的線寬為 60nm 至 250nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三金屬線的長(zhǎng)度為 IOOnm 至 700nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一金屬線和/或所述第二金屬線的線寬為大于等于300nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三金屬線和所述第二金屬線的數(shù)量為2，以所述第一金屬線成中心對(duì)稱分布。
8.一種電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 淀積絕緣介質(zhì)層； 在所述絕緣介質(zhì)層中形成第一層金屬線； 以銅互連工藝在所述絕緣介質(zhì)層上方形成金屬通孔及第二層金屬線，所述第二層金屬線通過所述金屬通孔將所述第一層金屬線引出以進(jìn)行電遷移可靠性測(cè)試； 其中，所述第一層金屬線包括第一金屬線，與所述第一金屬線平行且相隔一定距離的第二金屬線，垂直連接于所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的第三金屬線；所述第三金屬線的一端靠近所述第一金屬線的一個(gè)端點(diǎn)，另一端靠近所述第二金屬線的一個(gè)端點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)及其制備方法，電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)包括第一層金屬線，其包括第一金屬線，與第一金屬線平行且相隔一定距離的第二金屬線，以及垂直連接于第一金屬線和第二金屬線之間的第三金屬線；第三金屬線的一端靠近第一金屬線的一個(gè)端點(diǎn)，另一端靠近第二金屬線的一個(gè)端點(diǎn)；金屬線之間填充有絕緣介質(zhì)；以及第二層金屬線，位于第一層金屬線上方，通過金屬通孔引出第一層金屬線以進(jìn)行可靠性測(cè)試。通過本發(fā)明的電遷移可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)和制備方法，只需要兩層金屬結(jié)構(gòu)就能夠完成電流擁堵效應(yīng)引起的電遷移可靠性測(cè)試，減少了制造工藝步驟。
文檔編號(hào)H01L21/02GK103035619SQ20121056455
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者儲(chǔ)佳 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司