金屬化可靠性測試結構設計

   金屬化是微電子集成電路中用于進行電連接的薄膜金屬導體。在加速應力條件下,M0280SC200金屬化完整性的測試結構是一個四端結構,該四端結構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構之間所受應力與應力平均值的偏差會對各個測試結構的失效時間產生影響,這會導致測量點的分布特性變差,在置信度區間內中位壽命時間變長。應力偏差需保持在一個比較小的范圍內,使失效時間的變化不超過20%,應力偏差對失效時間的影響可以用電遷移模型進行計算。

   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,所選擇的失效判據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%)作為失效判據可能會使測試結果產生不理想的波動。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,在測試結構上的電壓限制值是為了減少電路在失效的瞬間可能產生的熱能。在應力作用下被測的金屬條性能要穩定,各個結構的電阻或由于電遷移而產生的失效特性不會隨時間發生明顯的變化。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構的電阻發生明顯的變化前,能夠測量測試結構的電阻。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力作用下的溫度平均值不同,則測量出的激活能也會不準確。當用中位失效時間對相同厚度的金屬化進行比較時,涉及的測試線應有相同的設計寬度;否則與線寬有關的失效時間會使這種比較沒有多大意義。