电迁移及测试结构

金属是晶体，在晶体内部金属离子按序排列。当不存在外电场时，金属离子可以在品格内通过空位而

电迁移寿命。但是封装法的缺点是显而易见的，首先封装就要花费很长的时间，同时，用这种方法时通过金属线的电流非常小（为了抑制焦耳热，使得金属线的温度近似于环境温度），测试非常花费时间，一般要好几周。2，晶圆级电迁移测试（Wafer-level ElectroMigration)。

a ，自加热法。因为在用封装法时，炉子的温度被默认为就是金属线温度，如果有很大的电流通过金属线会使其生很大的焦耳热，使金属线自身的温度高于炉子的温度，而不能确定金属线温度。所以，后来发展了自加热法。方法不用封装，可以真正在硅片级测试。它是利用了金属线自身的焦耳热使其升高。然后用电阻温度系数

（temperature coefficient of resistance, TCR ）确定金属线的温度。在实际操作中，可以调节通过金属线的电流来调它的温度。

b ，多晶硅加热法。实际应用表明，这种方法对于金属线的电迁移评价非常有效，但是对于通孔的电迁移评价方法就不适用了。因为，过大的电流会导致通孔和金属线界面处的温度特别高，从而还是无法确定整个通孔电迁移测试结构的温度。针对这种情况，又有研究者提出了一种新的测试结构——多晶硅加热法。这种方法是利用多晶硅为电阻，通过一定电流后产生热量，利用该热量对电迁移测试结构进行加热。此时，多晶硅就相当于是一个炉子该方法需要注意的是在版图设计上的要求比较高，比如多晶硅的宽度，多晶硅上通孔的数目等都是会影响其加热性能的。

自加热法是目前的FOUNDRY 工厂采用的主流测试方法。自加热法的测试结构如下。测试过程依据JESD87。开尔文连接有两个要求：对于每个测试点都有一条激励线F 和一

条检测线S ，二者严格分开，各自构成独立回路；同时要求S 线

必须接到一个有极高输入阻抗的测试回路上，使流过检测线S 的

电流极小，近似为零。图中r 表示引线电阻和探针与测试点的接

触电阻之和。由于流过测试回路的电流为零，在r3，

r4 上的压

降也为零，而激励电流I 在r1，r2 上的压降不影响I 在被测电阻

上的压降，所以电压表可以准确测出Rt 两端的电压值，从而准

确测量出R t 的阻值。测试结果和r 无关,有效地减小了测量误差。

按照作用和电位的高低，这四条线分别被称为高电位施加线

（HF ）、低电位施加线（LF ）、高电位检测线（HS ）和低电位

检测线（LS ）。注：测定电压的时候，采取的是开尔文测试方法，也称四线法。