金屬化可靠性測試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

   金屬化是微電子集成電路中用于進(jìn)行電連接的薄膜金屬導(dǎo)體。在加速應(yīng)力條件下,M0280SC200金屬化完整性的測試結(jié)構(gòu)是一個四端結(jié)構(gòu),該四端結(jié)構(gòu)是一條寬度均勻的直金屬線,其長度方向橫截面積均勻性超過95%,以保證測試線在形成明顯的空洞以前結(jié)構(gòu)之間所受應(yīng)力與應(yīng)力平均值的偏差會對各個測試結(jié)構(gòu)的失效時間產(chǎn)生影響,這會導(dǎo)致測量點(diǎn)的分布特性變差,在置信度區(qū)間內(nèi)中位壽命時間變長。應(yīng)力偏差需保持在一個比較小的范圍內(nèi),使失效時間的變化不超過20%,應(yīng)力偏差對失效時間的影響可以用電遷移模型進(jìn)行計(jì)算。

   對于有難熔金屬層的多層金屬化,需要選擇一個電阻變化百分比的失效判據(jù),所選擇的失效判據(jù)可能顯著影響被測的激活能、電流密度和中位壽命值,使用大的電阻增加百分值(≥30%)作為失效判據(jù)可能會使測試結(jié)果產(chǎn)生不理想的波動。一些不能用目檢找出的測試線缺陷可以通過不正常的電阻值查出來,在測試結(jié)構(gòu)上的電壓限制值是為了減少電路在失效的瞬間可能產(chǎn)生的熱能。在應(yīng)力作用下被測的金屬條性能要穩(wěn)定,各個結(jié)構(gòu)的電阻或由于電遷移而產(chǎn)生的失效特性不會隨時間發(fā)生明顯的變化。該測試適用于中位壽命足夠長的情況,從而在電遷移使測試結(jié)構(gòu)的電阻發(fā)生明顯的變化前,能夠測量測試結(jié)構(gòu)的電阻。溫度的選取會影響失效時間的精度,若所取的溫度與金屬條在應(yīng)力作用下的溫度平均值不同,則測量出的激活能也會不準(zhǔn)確。當(dāng)用中位失效時間對相同厚度的金屬化進(jìn)行比較時,涉及的測試線應(yīng)有相同的設(shè)計(jì)寬度;否則與線寬有關(guān)的失效時間會使這種比較沒有多大意義。