金属互连线尺寸越来越小,布线越来越密集,导致互连线的可靠性问题越来越突出,已经影响到整个器件开发的成功与否、产品在实际应用上的寿命长短了。本文主要对铜互连线的电迁移现象进行研究,详细介绍了电迁移的形成原理和测试方法,根据测试的经验,总结了不同失效位置所对应的工艺改进方向。还从以下三个实例来展现对电迁移的研究:1,晶圆级电迁移测试的方法研究互连线的长度和宽度对电迁移寿命的影响,铝线由于晶粒直径较大,在线宽很小时形成“竹子状“结构,这种情况下,电迁移寿命达到极大值。而铜线由于晶粒直径很小,比较难以形成”竹子状“结构,所以线宽与电迁移寿命没有很强的相关性。而无论铝线还是铜线,导线的长度与电迁移的寿命也没有规律可循。2,从铜制程的枯层金属1-2-1结构(upstream)的异常电迁移失效现象,探讨了带“楔形“引线端结构在电迁移测试中引起的干扰。Blech长度是互连线发生电迁移现象的临界长度,楔形结构的电流密度较大导致blech长度变短,在引线端发生了电迁移的现象。所以对包含顶层金属的测试结构作出了优化,使其引线部分满足了小于Blech长度的要求,从而得到正确的金属互连线的可靠性数据。3,在传统封装级的电迁移测试中,封装的打线应尽量避免用金线。这是因为金在高温的情况下会扩散到整个焊点,而且与表层金属析出的铜反应生成合金,这样引线端的铜也容易因为被挖空而形成“断路”。在双顶层布线结构中,工艺对界面的处理方法和条件与电迁移的寿命有很大的影响,可以用改善上下接触面的工艺方法来提高导线的电迁移寿命。本实验通过不同的工艺条件组合,找出最优的选择,指导着90nm后段工艺的提高。本文旨在通过研究金属互连线的可靠性问题,提出了不同工艺制造和测试结构对电迁移测试寿命的影响,找出相关性与改善的方向。其中有典型的测试方法和原理介绍,还对其中的实验结果做详细的分析和讨论研究。