[发明专利]检查电路中电迁移的方法和装置

说明书

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造领域，并且更具体地，涉及一种检查电路中电迁移的方法和装置。

背景技术

在集成电路内部，一般采用金属薄膜来传导工作电流，实现半导体器件与外部电路间的电连接，该金属薄膜称为金属互连线。当金属互连线中的电流密度很大时，即在一定时间内会有大量的电子同金属原子发生碰撞，金属原子就会沿着电子的方向进行流动，这种现象就是电迁移（Electrical Migration，简称为“EM”）。电迁移是一个长时间的损耗现象，会造成金属互连线电阻增大、甚至断路和短路：当金属互连线中的电流密度较高时，向阳极运动的大量电子碰撞金属原子，使得金属从阴极向阳极扩散，使阴极产生金属原子的空位，经过一段时间的积累会导致金属互连线的断路，同时在阳极由于金属原子的堆积而导致晶须或小丘，并有可能和旁边的金属线短路，从而导致集成电路有时序或功能性错误。随着集成电路集成度的提高，金属互连线变得更细更薄，导致金属互连线的电流密度不断增加，更易于造成金属互连线因电迁移而失效，从而使整个电路失效。因此在运行集成电路之前要对集成电路中的金属互连线进行电迁移检查。

现有的电迁移检查技术是：在相同温度下，通过电路仿真的方式得到集成电路版图上金属互连线上的电流密度仿真值，在与该相同温度下的电流密度约束值进行比较，确定是否存在“电迁移违规”，具体地，当某个金属互连线的电流密度仿真值大于其电流密度约束值时，则表明该金属互连线在该电路仿真条件（设定温度，流过的电流）下可能会出现影响电路功能或性能的电阻增大、断路或者短路（也可称为“电迁移违规”或“电迁移失效”）。根据电迁移的检查结果，采取相应措施以避免产生“电迁移失效”，以提高集成电路的可靠性。其中，金属互连线的电流密度约束值指的是在一定温度下，一定时间下，金属互连线能够承受的最大电流密度值，当电流密度超过该电流密度约束值时，该金属互连线电阻变化（包括断路或者短路）可能会引起电路性能变化，导致电路失效。且金属互连线的温度越高，对应的电流密度约束值越小。上述可知，金属互连线的电流密度约束值与金属互连线的温度有密切关系，在电迁移检查过程中金属互连线的温度的确定，对电迁移检查的准确性有很大的影响。

集成电路中的半导体器件（例如晶体管）是有源器件，在工作时有电流通过，会产生热量，可能导致在集成电路中的不同区域会存在温度差。尤其在半导体工艺从平面工艺发展到立体3D工艺后，其最小单元晶体管从平面的金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称为“MOSFET”）演进为立体的鳍式场效晶体管(Fin Field-Effect Transistor，简称为“FinFET”)，在鳍式场效晶体管中包括有一个或多个立体的鳍片，这些立体鳍片能够在相同晶体管功率下有效缩小晶体管的尺寸。在鳍式场效晶体管工作时，沟道电流会被限制在立起的鳍片之间，平行衬底方向的散热受限，导致鳍式场效晶体管升温明显，这种现象称为鳍式场效晶体管的自发热效应（FinFET Self-Heating），鳍式场效晶体管由于自发热效应产生的温度称为鳍式场效晶体管的自发热温度。由于鳍式场效晶体管可以包括一个或多个立体的鳍片，因此，在工作状态下，包括不同数量鳍片的鳍式场效晶体管的自发热温度是不同的，现有研究资料显示多鳍片晶体管（Multi-Fin Device）和单鳍片晶体管（Single-Fin Device）的自发热温度差异可达30℃以上，对应地，连接多鳍片晶体管的金属互连线与连接单鳍片晶体管的金属互连线的工作温度也是有很大差异。

实际电路运行时，由于鳍式场效晶体管的自发热效应，集成电路的不同区域的金属互连线的温度可能存在很大的温差，对应地，电流密度约束值也不同。因此在立体半导体工艺（例如鳍式场效晶体管）场景下，如果采用当前技术，即对于整个集成电路版图，都采用相同的温度进行仿真，具体地，整个集成电路版图中所有金属互连线的电流密度约束值都是基于相同温度确定的，然后对比金属互连线的电流密度仿真值与对应的电流密度约束值，确定是否存在“电迁移失效”，会导致金属互连线的仿真温度与实际温度存在较大差异，降低电迁移检查的准确度，影响电路可靠性。

因此，针对立体半导体工艺（例如鳍式场效晶体管），需要提出一种新的检查电迁移的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种检查电迁移的方法，能够解决当前电迁移检查技术中由于仿真温度与实际温度不相符，导致电迁移检查结果准确度不高的问题。