[发明专利]一种非接触式金属电迁移测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属电迁移可靠性的测试装置和方法，尤其是金属互连线电迁移的测试装置和方法。

背景技术

电迁移是微电子器件中互连线路非常重要的一种失效原因，电迁移会造成互连线路的开路和短路。在器件尺寸向亚微米、深亚微米发展后，金属互连线的宽度也不断减小，电流密度不断增加，更易于发生电迁移失效。传统的电迁移测试方法为通过四探针法测试目标导线的电阻变化，来检测电迁移发生的程度。这种方法只能对专门设计试样的局部进行检测，不能同时检测芯片上大范围金属互连线的电迁移情况。如果想要用这种方法了解或者测试芯片中所有金属互连线的电迁移情况将需要很大的工作量，所以需要找出一种新的方法来对芯片上大范围金属互连线的电迁移情况进行检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非接触式金属互连线电迁移测量方法，能够对芯片上大范围金属互连线的电迁移情况进行检测。

本发明的另一目的在于提供实现上述测量方法的测量装置。

一种非接触式金属互连线电迁移测量方法，具体为：

使用平行光照射标定用金属互联线，同时采用四探针检测标定用金属互联线的电阻；

建立四探针检测到的标定用金属互联线的电阻与标定用金属互联线的表面反射光强的对应关系；

使用平行光照射待测金属互联线；

实时检测待测金属互联线表面反射光的强度；

依据建立的电阻与反射光强的对应关系获取待测金属互联线在特定反射光强下对应的电阻值。

进一步地，还将待测金属互联线置于真空环境下。

进一步地，还对待测金属互联线加热。

实现上述测量方法的测量装置，包括

四探针，用于检测局部金属互联线的电阻；

平行光光源，用于照射晶圆上的所有金属互联线；

光学显微镜，用于实时采集所有金属互联线的光反射图像；

计算机，用于依据光反射图像获取金属互联线的光强度，以及建立局部金属互联线的电阻与反射光强度的对应关系。

进一步地，所述测量装置还包括用于放置晶圆的具有石英盖板的真空腔。

进一步地，所述测量装置还包括用于加热晶圆的加热装置。

进一步地，所述测量装置还包括改变平行光光源发出的平行光方向使得其照射晶圆的半透半反平面镜。

本发明的技术效果体现在：

本发明可以在不接触试样的情况下对试样上的较大范围多条金属互连线电迁移同时进行实时检测，与普通的四探针检测方法相比，检测范围更大，时间更快、成本更低。

附图说明

图1为检测装置的示意图；

图2为检测光路示意图；

图3为四探针检测示意图。

具体实施方式

本发明的原理：晶圆上的金属互联线在平行光照射下会发生反射，通过显微镜可以在电脑中获得金属表面反射光的强度。当金属发生电迁移后金属内部晶体结构和表面形态都会发生改变使得金属对光的反射率发生改变。所以金属表面反射率的变化可以用来表征电迁移发生的过程。

测试方法为：采用四探针检测标定用金属互联线的电阻，同时使用平行光照射标定用金属互联线；建立四探针检测到的标定用金属互联线的电阻与标定用金属互联线的表面反射光强的对应关系；使用平行光照射待测金属互联线；实时检测待测金属互联线表面反射光的强度；依据建立的电阻与反射光强的对应关系获取待测金属互联线在某反射光强下对应的电阻值。

在正常使用情况下，电迁移中值失效时间很长，试验中必须采取一定方法加速电迁移的进行。根据电迁移的热加速特性一般采用加热升温的方式加速电迁移的进程，然而金属在空气中高温下容易氧化。在真空技术日趋完善的今天，可以利用真空环境来进行电迁移实验，将实验装置内部抽真空后可以有效地避免金属在高温下的氧化。同时由于真空环境的设置对于加热时控制温度的精确度也有很大帮助。

图1给出了一个实现所述测量方法的测量装置实施例，实施例包括四探针、平行光光源、半透半反平面镜、光学显微镜、计算机、加热装置和具有石英盖板的真空腔。