專利名稱：測試結(jié)構(gòu)及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路測試領(lǐng)域，特別涉及測試結(jié)構(gòu)及測試方法。
技術(shù)背景
隨著集成電路技術(shù)的日益發(fā)展，其器件尺寸也日趨減小。相應(yīng)地，電路糾錯及 缺陷檢測也變得越來越有挑戰(zhàn)性。電學(xué)測試作為一項重要的測試手段可以有效地探測到 集成電路設(shè)計或制造中的缺陷及不足。
在電學(xué)測試中，一般都是使用探針對集成電路中的標準焊盤(standardpad)進行 點針并測量來獲取電學(xué)參數(shù)，通過研究電學(xué)數(shù)據(jù)來對集成電路的功能進行測試或?qū)τ谑?效的集成電路進行失效分析。然而，用于標準焊盤的探針的尺寸遠大于集成電路內(nèi)部電 路區(qū)域中的金屬連線的尺寸，這種測試的方法通常只能獲得集成電路的整體電學(xué)參數(shù)， 無法對集成電路內(nèi)部的一些電路區(qū)域進行測試。
為了對所述集成電路內(nèi)部的電路區(qū)域中的相關(guān)電路，例如金屬連線，MOS管， 或一定的功能模塊等，進行測試，目前開發(fā)出了一種納米探針(nano probe)技術(shù)。由于 納米探針技術(shù)中所使用的探針的尺寸非常小，通常在50 lOOnm，因而在理論上可以通 過該探針獲取集成電路內(nèi)部電路區(qū)域相關(guān)的電學(xué)參數(shù)。如今，基于納米探針技術(shù)而出現(xiàn) 了各種用于測試的納米探針，例如公開號為W02007077842A1的專利申請中就公開了一 種納米探針及其制造方法。而在公開號為US20090121734A1的美國專利申請中還公開了 一種納米探針卡及其制造方法。
然而，納米探針由于其探針尺寸非常小，需要在掃描電子顯微鏡6EM)的輔助 下，才能準確定位探測區(qū)域，相應(yīng)地，其測試的效率就較低。
并且，參照圖1所示，由于標準焊盤100通常都只與金屬連線的輸入端和輸出端 相連，故而也無法對例如多手指(multiple fingers)形狀的金屬連線劃定特定的測試區(qū)域進 行探針點針并測量，同時也無法進行自動化的探針點針并測量，也進一步使得測試效率 下降。
參照圖2所示，在例如電遷移測試中，需要對跨層金屬連線進行測試，由于標 準焊盤100通常只與當(dāng)層金屬連線相連，當(dāng)上層金屬連線200與下層金屬連線400間的通 孔300出現(xiàn)問題時，現(xiàn)有的探針點針并測量方式就無法檢測到此種情況。
另外，由于目前集成電路的制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了 65nm以下工藝，集成電路內(nèi) 部電路區(qū)域中的金屬連線的尺寸也與納米探針技術(shù)所使用的探針的尺寸非常接近，不僅 測試時探針定位探測區(qū)域的難度大大提高，并且在探測過程中還有可能造成金屬連線的 損壞，不利于獲得準確的測試結(jié)果。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的是現(xiàn)有技術(shù)測試集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的效率較低，且容易破壞 集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的金屬連線，而不利于獲得準確的測試結(jié)果的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種測試結(jié)構(gòu)，包括第一焊盤和第二焊盤，所述 第一焊盤分布于集成電路的周邊區(qū)域，與集成電路的引出線相連，所述第二焊盤并聯(lián)于 集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的金屬連線上，且所述第二焊盤的尺寸大于所述金屬連線以及集 成電路的最小特征尺寸，小于第一焊盤的尺寸。
可選地，所述第二焊盤為單層金屬焊盤，所述金屬為集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的 金屬連線所在層金屬。
可選地，所述第二焊盤包括一層或多層金屬焊盤及通孔構(gòu)成的堆棧結(jié)構(gòu)，所述 堆棧結(jié)構(gòu)中最低層金屬焊盤并聯(lián)于集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的相應(yīng)層金屬連線。
可選地，所述第二焊盤包括一層或多層金屬焊盤及通孔構(gòu)成的堆棧結(jié)構(gòu)，所述 堆棧結(jié)構(gòu)中與集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的金屬連線同層的金屬焊盤與所述金屬連線相連， 其他層金屬焊盤懸空。
可選地，所述第二焊盤的尺寸大于0.1 μ m。
相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種對具有上述測試結(jié)構(gòu)的集成電路進行測試的方法， 包括以適用第一焊盤的探針對第一焊盤進行點針并測量獲取相應(yīng)的電學(xué)參數(shù)；以納米 探針或普通探針對集成電路內(nèi)部特定測試區(qū)域處的第二焊盤進行點針并測量來獲取相應(yīng) 的電學(xué)參數(shù)。
可選地，當(dāng)對集成電路內(nèi)部的金屬連線進行點針并測量時，可以納米探針依次 對測試區(qū)域內(nèi)并聯(lián)于金屬連線上的相鄰第二焊盤進行點針并測量來進行自動測試。
可選地，當(dāng)對集成電路內(nèi)部的金屬連線進行點針并測量時，可以納米探針對測 試區(qū)域內(nèi)并聯(lián)于金屬連線上的第二焊盤進行二分法點針并測量來進行自動測試。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述測試結(jié)構(gòu)及測試方法具有以下優(yōu)點所述第二焊盤的尺 寸大于集成電路內(nèi)部金屬連線以及集成電路的最小特征尺寸，相對于以納米探針直接對 集成電路內(nèi)部金屬連線進行點針并測量，使用納米探針或普通探針對所述第二焊盤點針 并測量來獲取電學(xué)參數(shù)會更簡單，且定位測試區(qū)域的效率會有較大提高。
相應(yīng)地，基于所述理由，使用納米探針或普通探針定位測試區(qū)域的準確度也更 尚ο
可選方案中，所述堆棧結(jié)構(gòu)的第二焊盤，由于其中的一層金屬焊盤分別與相應(yīng) 層金屬連線相連，因而在不對集成電路進行破壞性剝離的情況下，就可以進行跨層金屬 連線的測試。因此，測試的效率相對于需先進行破壞性剝離的情況有了較大提高，且也 節(jié)約了測試成本。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種對集成電路內(nèi)部金屬連線進行測試的示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)的一種電遷移測試的示意圖3是本發(fā)明測試結(jié)構(gòu)的一種實施例示意圖如是圖3所示測試結(jié)構(gòu)中的第二焊盤結(jié)構(gòu)的一種實施例示意圖4b是圖3所示測試結(jié)構(gòu)中的第二焊盤結(jié)構(gòu)的另一種實施例示意圖5a是對具有圖如所示第二焊盤結(jié)構(gòu)進行測試的一種實施例示意圖恥是對具有圖如所示第二焊盤結(jié)構(gòu)進行測試的另一種實施例示意圖。
具體實施方式
從前述對現(xiàn)有技術(shù)不足的說明可以看到，現(xiàn)有技術(shù)雖然采用了具有更小探針尺 寸的納米探針技術(shù)，但由于集成電路中并沒有與納米探針技術(shù)相配合的測試結(jié)構(gòu)，因而 在對集成電路內(nèi)部進行測試時，仍會面臨種種問題。
基于此，本發(fā)明在集成電路內(nèi)部設(shè)置可以與納米探針相適應(yīng)的測試結(jié)構(gòu)，使得 納米探針可有效地在特定區(qū)域的測試中發(fā)揮作用。根據(jù)本發(fā)明測試結(jié)構(gòu)的一種實施方 式，其包括第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤分布于集成電路的周邊區(qū)域，與集成電 路的引出線相連，所述第二焊盤并聯(lián)于集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的金屬連線上，且所述第 二焊盤的尺寸大于所述金屬連線以及集成電路的最小特征尺寸，小于第一焊盤的尺寸。
例如，所述第二焊盤的尺寸可以為1 40 μ m，對于應(yīng)用于納米探針的情況，其 尺寸可以為1 10 μ m，而對于應(yīng)用于普通探針的情況，其尺寸可以為10 40 μ m。此 處所示的第二焊盤的尺寸僅為舉例，不應(yīng)視為對第二焊盤尺寸的限制。所述第一焊盤可 以為標準焊盤。
上述實施方式中，所述第二焊盤的尺寸大于集成電路內(nèi)部金屬連線以及集成電 路的最小特征尺寸，相對于以納米探針直接對集成電路內(nèi)部金屬連線進行點針并測量， 使用納米探針對所述第二焊盤點針并測量來獲取電學(xué)參數(shù)會更簡單，且定位測試區(qū)域的 效率會有較大提高。
相應(yīng)地，使用納米探針定位測試區(qū)域的準確度也更高。
基于上述實施方式的原理，在集成電路內(nèi)部的電路區(qū)域可以設(shè)置多種第二焊 盤，以適應(yīng)不同的測試需求。以下將對此進行進一步舉例說明。
參照圖3所示，本發(fā)明測試結(jié)構(gòu)的一種實施例，包括第一焊盤1和第二焊盤10， 其中，第一焊盤1分布于集成電路芯片的兩邊，其用于整片集成電路芯片的封裝引出線 以及整片測試，而第二焊盤10則分布于集成電路芯片的四塊電路區(qū)域內(nèi)，其用于電路區(qū) 域的糾錯及失效分析。
上述實施例中，所述第二焊盤10的結(jié)構(gòu)可以包括多種形式，參照圖4a所示，所 述第二焊盤結(jié)構(gòu)的一種實施例中，第二焊盤11并聯(lián)于多手指形狀的金屬連線上。位于集 成電路中器件區(qū)域的第二焊盤11的數(shù)量應(yīng)考慮到不致影響器件的性能。當(dāng)需要對圖如 所示的一段金屬連線進行測試時，只需將納米探針20置于所述第二焊盤11上，即可獲取 相應(yīng)的電學(xué)參數(shù)。由于第二焊盤11的尺寸大于所述金屬連線，納米探針20就更容易放 置于其上，因此定位測試區(qū)域的效率及準確度都能得到提高。
所述第二焊盤的另一種實施例中，其具有堆棧結(jié)構(gòu)。所述具有堆棧結(jié)構(gòu)的第二 焊盤包括一層金屬焊盤結(jié)合通孔的結(jié)構(gòu)，或者多層金屬焊盤結(jié)合通孔的結(jié)構(gòu)。
對于一層金屬焊盤結(jié)合通孔的結(jié)構(gòu)，其可通過所述通孔并聯(lián)于集成電路內(nèi)部電 路區(qū)域的金屬連線上。
參照圖4b所示，在一種實現(xiàn)方式中，所述具有堆棧結(jié)構(gòu)的第二焊盤中最低層金 屬焊盤并聯(lián)于需進行測試的一層金屬連線上，該最低層金屬焊盤的金屬與所述需進行測 試的金屬連線為同層金屬。相應(yīng)地，所述堆棧結(jié)構(gòu)中金屬焊盤的層數(shù)根據(jù)所并聯(lián)的金屬 連線所在金屬層至頂層金屬的層數(shù)來決定。例如第二焊盤12并聯(lián)于上層金屬連線30上，第二焊盤13并聯(lián)于下層金屬連線50上，則第二焊盤13相對于第二焊盤12會多一層金屬 層及相應(yīng)的通孔40。
繼續(xù)參照圖4b所示，在另一種實現(xiàn)方式中，所述具有堆棧結(jié)構(gòu)的第二焊盤中某 一層金屬焊盤并聯(lián)于需進行測試的一層金屬連線上，該層金屬焊盤的金屬與所述需進行 測試的金屬連線為同層金屬。例如，第二焊盤12、13的結(jié)構(gòu)完全相同，區(qū)別僅在于第二 焊盤12通過所述上層金屬連線30的同層金屬焊盤并聯(lián)于所述上層金屬連線30，而第二焊 盤13通過所述下層金屬連線50的同層金屬焊盤并聯(lián)于所述下層金屬連線50。
根據(jù)實際需求，還可以在跨層金屬連線的兩端均設(shè)置具有堆棧結(jié)構(gòu)的第二焊 盤，也就是說，在跨層金屬連線的另一端的上層金屬處并聯(lián)一第二焊盤，在跨層金屬連 線的另一端的下層金屬處并聯(lián)一第二焊盤。此種堆棧結(jié)構(gòu)的第二焊盤?？捎糜陔娺w移測 試中，通過納米探針21、22獲取相應(yīng)的電學(xué)參數(shù)。
本實施例堆棧結(jié)構(gòu)的第二焊盤使得在電學(xué)測試中，可以應(yīng)用納米探針技術(shù)對跨 層金屬連線進行測試。并且，顯而易見地，在測試過程中無需對集成電路進行金屬層的 破壞性剝離(剝層)。與此形成對比地，現(xiàn)有技術(shù)中若要進行跨層金屬連線的測試時，通 常是對金屬連線在某一層金屬的部分進行測試，測試完成后通過腐蝕的方法去除該層金 屬，使得下層金屬層暴露出來，再對金屬連線位于下層金屬的部分進行測試。但該種腐 蝕的方法對腐蝕量的控制要求較為嚴格，且均勻性很難保證。若腐蝕不足，可能沒有完 全去除需要去除的金屬層，若腐蝕過量，則有可能損壞下層金屬。并且，綜合看來，現(xiàn) 有技術(shù)的該種方法仍然無法同時對跨層金屬連線的每一部分進行測試，當(dāng)兩層金屬連線 間的通孔出現(xiàn)問題時則無法測試到。因此，本實施例堆棧結(jié)構(gòu)的第二焊盤實質(zhì)對現(xiàn)有技 術(shù)的這一問題提供了解決方案。
另外，同樣地，由于金屬焊盤12、13的尺寸大于所述金屬連線，納米探針21、 22就更容易放置于其上，因此定位測試區(qū)域的效率及準確度都能得到提高。
本發(fā)明對具有上述測試結(jié)構(gòu)的集成電路進行測試的方法的一種實施方式，包 括以適用第一焊盤的探針對第一焊盤進行點針并測量獲取相應(yīng)的電學(xué)參數(shù)；以納米探 針對集成電路內(nèi)部特定測試區(qū)域處的第二焊盤進行點針并測量來獲取相應(yīng)的電學(xué)參數(shù)。
上述實施方式中，先對第一焊盤進行點針并測量來測試整片集成電路芯片的功 能是否正確，若測試后發(fā)現(xiàn)集成電路芯片的功能出錯，則繼續(xù)以納米探針對集成電路內(nèi) 部的第二焊盤進行測試來定位導(dǎo)致功能出錯的電路區(qū)域。
以下以對金屬連線進行測試糾錯的過程為例，對上述測試方法進行進一步說明。
參照圖5a所示，對多手指形狀的金屬連線進行測試糾錯的一種實施例可以包 括以納米探針23依次對測試區(qū)域內(nèi)并聯(lián)于多手指形狀的金屬連線上的相鄰第二焊盤14 進行點針并測量。通過依次對相鄰第二焊盤14進行點針并測量獲取相應(yīng)電學(xué)參數(shù)，來判 斷是哪兩個第二焊盤14間的金屬連線出現(xiàn)問題。若并聯(lián)于多手指形狀的金屬連線上的各 第二焊盤14間的距離相等，則所述的點針并測量過程還可自動進行。只需預(yù)先設(shè)置好每 次點針并測量兩個納米探針23的間距以及兩次點針并測量間的移動距離即可。
參照圖5b所示，對多手指形狀的金屬連線進行糾錯的另一種實施例可以包括 以納米探針23依次對測試區(qū)域內(nèi)并聯(lián)于多手指形狀的金屬連線上的第二焊盤14進行二分法點針并測量。也就是說，先以納米探針對對于測試區(qū)域兩端的第二焊盤15進行點針并 測量，然后對測試區(qū)域?qū)Π雱澐郑约{米探針M對測試區(qū)域?qū)Π雱澐趾蟮膮^(qū)域兩端的第 二焊盤15進行點針并測量，接著再對劃分后的區(qū)域再次對半劃分，以納米探針M對再次 對半劃分后的區(qū)域兩端的第二焊盤15進行點針并測量......所述對第二焊盤進行二分法點針并測量，相對于依次對相鄰第二焊盤進行點針并測量，其定位出錯區(qū)域的速度更快。 并且，同樣地，若并聯(lián)于多手指形狀的金屬連線上的各第二焊盤15間的距離相等，則所 述的點針并測量過程還可自動進行。只需預(yù)先設(shè)置好每次點針并測量兩個納米探針M的 間距以及兩次點針并測量間的移動距離即可。
綜上所述，將第二焊盤并聯(lián)于集成電路內(nèi)部的金屬連線上，由于所述第二焊盤 的尺寸大于集成電路內(nèi)部金屬連線以及集成電路的最小特征尺寸，相對于以納米探針直 接對集成電路內(nèi)部金屬連線進行點針并測量，使用納米探針或普通探針對所述第二焊盤 點針并測量來獲取電學(xué)參數(shù)會更簡單，且定位測試區(qū)域的效率會有較大提高。相應(yīng)地， 基于所述理由，使用納米探針或普通探針定位測試區(qū)域的準確度也更高。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護 范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤分布于集 成電路的周邊區(qū)域，與集成電路的引出線相連，所述第二焊盤連接于集成電路內(nèi)部電路 區(qū)域的金屬連線上，且所述第二焊盤的尺寸大于所述金屬連線以及集成電路的最小特征 尺寸，小于第一焊盤的尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二焊盤為單層金屬焊盤，所述 金屬為集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的金屬連線所在層金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二焊盤包括一層或多層金屬焊 盤及通孔構(gòu)成的堆棧結(jié)構(gòu)，所述堆棧結(jié)構(gòu)中最低層金屬焊盤并聯(lián)于集成電路內(nèi)部電路區(qū) 域的相應(yīng)層金屬連線。
4.如權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二焊盤包括一層或多層金屬焊 盤及通孔構(gòu)成的堆棧結(jié)構(gòu)，所述堆棧結(jié)構(gòu)中與集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的金屬連線同層的 金屬焊盤與所述金屬連線相連，其他層金屬焊盤懸空。
5.如權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二焊盤的尺寸大于0.1μ m。
6.如權(quán)利要求5所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二焊盤的尺寸為1 40μ m。
7.如權(quán)利要求6所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二焊盤的尺寸為1 10μ m。
8.如權(quán)利要求6所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二焊盤的尺寸為10 40 μ m。
9.一種對具有如權(quán)利要求1至8任一項所述的測試結(jié)構(gòu)的集成電路進行測試的方法， 包括以適用第一焊盤的探針對第一焊盤進行點針并測量相應(yīng)的電學(xué)參數(shù)；以納米探 針或普通探針對集成電路內(nèi)部特定測試區(qū)域處的第二焊盤進行點針并測量相應(yīng)的電學(xué)參 數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的測試方法，其中，當(dāng)對集成電路內(nèi)部的金屬連線進行點針并 測量時，以納米探針依次對測試區(qū)域內(nèi)并聯(lián)于金屬連線上的相鄰第二焊盤進行點針并測量。
11.如權(quán)利要求10所述的測試方法，其中，所述點針并測量為自動測試。
12.如權(quán)利要求9所述的測試方法，其中，當(dāng)對集成電路內(nèi)部的金屬連線進行點針 并測量時，以納米探針對測試區(qū)域內(nèi)并聯(lián)于金屬連線上的第二焊盤進行二分法點針并測量。
13.如權(quán)利要求12所述的測試方法，其中，所述點針并測量為自動測試。
全文摘要
一種測試結(jié)構(gòu)及測試方法。所述測試結(jié)構(gòu)包括第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤分布于集成電路的周邊區(qū)域，與集成電路的引出線相連，所述第二焊盤連接于集成電路內(nèi)部電路區(qū)域的金屬連線上，且所述第二焊盤的尺寸大于所述金屬連線以及集成電路的最小特征尺寸，小于第一焊盤的尺寸。所述測試結(jié)構(gòu)及測試方法定位測試區(qū)域的效率有較大提高。相應(yīng)地，基于所述理由，使用探針定位測試區(qū)域的準確度也更高。
文檔編號G01R31/28GK102023236SQ20091019563
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者郭強, 龔斌 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司