20、集成电路多层金属化测试载体详解

集成电路多层金属化测试载体详解

1. 引言

在超大规模集成电路（VLSI）和特大规模集成电路（ULSI）应用的互连开发项目中，主要目标是建立稳健的工艺流程和相关设计规则，以构建多层金属化（MLM）系统。MLM测试载体是一套掩膜版，用于为MLM系统的关键元素（如金属线宽、金属厚度、层间介质厚度、通孔和接触电阻等）提供可电测试的结构，可用于开发和监控MLM工艺。

在开发阶段，这些测试结构有诸多用途：
1. 定义必要的工艺。
2. 验证设计规则。
3. 确定新的或特殊结构的可制造性。
4. 识别可能影响良率、性能或可靠性的设计弱点或边缘工艺。
5. 提供可用于预测电路良率或比较不同晶圆厂能力的数据库。
6. 与上一代技术进行比较，并展望下一代技术，看工艺是否可以扩展。

测试结构可用于确定满足产品设计规格所需的工艺上下限，并建立提高产品良率的数据库。在制造阶段，这些结构用于监测工艺稳定性。

理想的测试载体结构应能通过自动测试仪明确测量最终电路或产品系列的所有关键金属化参数。这些关键参数可分为三类：
1. 工艺控制参数 ：如线宽、薄层电阻、通孔电阻等，是设计规则的一部分。
2. 缺陷密度 ：针对MLM系统各元素的缺陷，如金属短路或开路、通孔开路等。
3. 可靠性参数 ：用于确定MLM元素的合理预期寿命。通常使用不同的测试仪来测量可靠性寿命，因为该测量可能需要数天至数月，且可能涉及在高温下进行测试。

使用自动测试仪可最大限度地从每批产品中获取数据，以便