金属化可靠性测试结构设计

   金属化是微电子集成电路中用于进行电连接的薄膜金属导体。在加速应力条件下,M0280SC200金属化完整性的测试结构是一个四端结构,该四端结构是一条宽度均匀的直金属线,其长度方向横截面积均匀性超过95%,以保证测试线在形成明显的空洞以前结构之间所受应力与应力平均值的偏差会对各个测试结构的失效时间产生影响,这会导致测量点的分布特性变差,在置信度区间内中位寿命时间变长。应力偏差需保持在一个比较小的范围内,使失效时间的变化不超过20%,应力偏差对失效时间的影响可以用电迁移模型进行计算。

   对于有难熔金属层的多层金属化,需要选择一个电阻变化百分比的失效判据,所选择的失效判据可能显著影响被测的激活能、电流密度和中位寿命值,使用大的电阻增加百分值(≥30%)作为失效判据可能会使测试结果产生不理想的波动。一些不能用目检找出的测试线缺陷可以通过不正常的电阻值查出来,在测试结构上的电压限制值是为了减少电路在失效的瞬间可能产生的热能。在应力作用下被测的金属条性能要稳定,各个结构的电阻或由于电迁移而产生的失效特性不会随时间发生明显的变化。该测试适用于中位寿命足够长的情况,从而在电迁移使测试结构的电阻发生明显的变化前,能够测量测试结构的电阻。温度的选取会影响失效时间的精度,若所取的温度与金属条在应力作用下的温度平均值不同,则测量出的激活能也会不准确。当用中位失效时间对相同厚度的金属化进行比较时,涉及的测试线应有相同的设计宽度;否则与线宽有关的失效时间会使这种比较没有多大意义。