[发明专利]导孔链接构与测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导孔链的测试，特别是涉及一种通过提高导孔链的环境温度来迅速和有效地测试导孔链的系统和方法。

背景技术

在芯片的（die）封装体中，导孔链（via chain）是常见的结构，用来垂直地连接金属层。当导孔链置于应力下时，会发生电致迁移（Electromigration）的现象，动量借此从电子风（electron wind）迁移到金属晶格中的离子中，而这些离子随后又会送进了邻近的材料中。这种不断迁移的过程，最终将导致在导孔下方聚集成空洞，从而造成结构的毁坏。因此，每一个导孔链都具有与其相关的特定寿命。由于现代半导体装置都密密麻麻的建构有互连结构，导孔链的故障于是成为一个严重的设计问题。为了要预测何时会发生故障，会采用布莱克方程（Black’s equation）。布莱克方程如下式（1）所示。平均故障时间（Mean Time To Failure,MTTF）

=Aωj^-ne^（Q/κT)    （1）

其中：

A=常数

J=电流密度

n=模型参数

Q=活化能

κ=波尔兹曼常数

T=绝对温度

ω=金属导线宽度

由上述公式所表明，电致迁移的测量是非常依赖温度的。因此，一种决定寿命和电致迁移的测量的方法是，将导孔链至于热和电流的应力之下。焦耳加热（Joule heating）现象是因为电流通过导孔链中而产生的。然而，高焦耳热因为将其它与芯片故障无关的机制引入系统中，使得数据的测量变复杂，而且如果可以的话，制造商倾向消除此等方式。但是，如果只使用热能加热，晶圆层级可达到的最高温度是受限于晶圆载盘（wafer chuck）的，典型的情况是高温阈值在150℃。在封装层级中，晶粒可以在烤炉中加热，但是在这个过程中再次受限于约200℃的最高温度。高于此温度的话，封装结构中的金和铝就会形成金属间化合物。

因此本领域的目标，即在于找到一种导孔链的测试方法，可以将导孔链置于高温氛围的应力下，同时又限制所使用焦耳加热的量。

发明内容

有鉴于此，发明的目的在于提供一个测试标准的电致迁移导孔链的手段，而能够避免现有技术中所遭遇的缺点，同时在测试时又节省时间。

导孔链测试结构例示性的实施例包括：基板、位于基板上的绝缘层、位于绝缘层上的第一导孔链、位于第一导孔链两侧的绝缘层上的第二导孔链，其处于第一导孔链的热效周围（thermal proximity）附近、位于基板下方的第一热源，用来提供第一导孔链热能、以及用来加热第二导孔链的电流源，使得第二导孔链作为第一导孔链的第二热源。

根据例示性的实施例的测试方法包括：提供具有位于其上的绝缘层的基板、在绝缘层上安置第一导孔链、在绝缘层上、第一导孔链的两侧安置第二导孔链，而处于第一导孔链的热效周围附近、使用第一热源以提供第一导孔链热能、使用电流源以提供第二导孔链焦耳热，于是第二导孔链作为第二热源。

除了第一热源和第二热源之外，又还提供了位于第一导孔链下方，并被绝缘层所隔离的第一金属互连层，其中第一热源，第二热源和第三热源具有加成性。此外，还可以进一步使用电流来直接加热第一导孔链。

附图说明

图1所示为本发明的例示性实施例。

其中，附图标记说明如下：

10  基板

20  金属加热器

30  绝缘层

50  受测导孔链

60  导孔链加热器

具体实施方式

如前述的详细说明，在电致迁移的领域中宁愿不使用高焦耳加热来加热受到测试的导孔链。然而，只使用热能来加热所能达到的温度是有限的。

为了克服这个问题，本案提出了位于第一导孔链下方、并被一绝缘层所隔离的第一金属互连层，以及表面积是第一导孔链两倍的第二导孔链。第一金属互连层主要是当作第一导孔链的加热器。第二导孔链主要是当作第一导孔链的加热器。为了清晰表示的缘故，第一金属互连层之后会表示为金属加热器、第一导孔链（亦即受测的导孔链）之后会表示为受测导孔链、而第二导孔链之后会表示为导孔链加热器。