GB/T 46717-2025 半导体器件 金属化空洞应力试验

ICS3108001

CCSL.40.

中华人民共和国国家标准

GB/T46717—2025/IEC624182010

:

半导体器件金属化空洞应力试验

Semiconductordevices—Metallizationstressvoidtest

IEC624182010IDT

(:,)

2025-10-31发布2026-05-01实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/T46717—2025/IEC624182010

:

目次

前言

…………………………Ⅲ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义

3………………1

试验设备

4…………………1

测试结构

5…………………1

测试结构图形

5.1………………………1

线形图形

5.2……………1

通孔链图形

5.3…………………………1

应力温度

6…………………2

程序

7………………………2

空洞应力评估方法

7.1……………………2

电阻测量法

7.2…………………………2

外观检查法

7.3…………………………3

失效判据

8…………………3

电阻测量法

8.1…………………………3

外观检查法

8.2…………………………3

数据分析及寿命外推仅用于电阻测量法

9()……………3

规定条件和报告

10…………………………5

电阻测量法

10.1…………………………5

外观检查法

10.2…………………………6

附录资料性应力迁移机理

A()…………7

附录资料性影响金属化空洞的技术因素

B()Al………9

附录资料性影响金属化空洞的技术因素

C()Cu……………………10

附录资料性注意事项

D()………………11

电阻变化种类

D.1………………………11

合金中的溶解度

D.2AlCuCu………………………11

有效的钝化层沉积温度

D.3……………11

空洞体积计算

D.4………………………11

参考文献

……………………13

Ⅰ

GB/T46717—2025/IEC624182010

:

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件等同采用半导体器件金属化空洞应力试验

IEC62418:2010《》。

本文件增加了规范性引用文件和术语和定义两章

“”“”。

本文件做了下列最小限度的编辑性改动

:

第章公式公式增加了部分字母符号含义的解释

———9(2)~(4),。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出

。

本文件由全国半导体器件标准化技术委员会归口

(SAC/TC78)。

本文件起草单位中国电子科技集团公司第十三研究所河北北芯半导体科技有限公司广州天极

:、、

电子科技股份有限公司中国核电工程有限公司河北分公司广东科信电子有限公司河北新华北集成

、、、

电路有限公司工业和信息化部电子第五研究所中山奥士森电子有限公司深圳市微特精密科技股份

、、、

有限公司河北赛美科技有限公司

、。

本文件主要起草人裴选席善斌杨俊锋侯继儒卫云高东阳尹丽晶吴亚光赵昱柯佳键

:、、、、、、、、、、

任怀龙肖庆中龙秀才程志勇曲韩宾高博李潇龙曲佳健赵妍婷

、、、、、、、、。

Ⅲ

GB/T46717—2025/IEC624182010

:

半导体器件金属化空洞应力试验

1范围

本文件描述了铝或铜金属化空洞应力试验方法及相关判据

(Al)(Cu)。

本文件适用于半导体工艺的可靠性研究和鉴定

。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件

。

3术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义

。

4试验设备

加热平台或温箱需经过校准保证晶圆片或封装的测试结构在规定的时间内保持在规定温度

,

偏差范围内需专用设备进行电阻测量对于空洞检测需去除防划痕保护层的剥层设备和扫

±5℃。。,

描电子显微镜

(SEM)。

5测试结构

51测试结构图形

.

所有检查的金属层使用测试结构可使用几种不同类型的结构本文件规定了两种测试结构

,。。

注对于测试结构中的埋层图形若其金属化没有难熔分流层可能会在台阶处出现反射缺口这预示着相对较弱

:,,,

的空洞应力能力

。

52线形图形

.

以设计允许的最小线宽平行线形成适当的测试结构除另有规定外最小线长宜为总长

。,500μm,

度为空洞应力通常对线线间距敏感因此宜采用单一独立的长线条

1cm~1000cm。,。

注1窄线条中更容易产生空洞应力因为窄线条金属应力通常高于宽线条

:,。

注2线长宜足以形成空洞核

:。

53通孔链图形

.

531图形种类

..

通孔链图形可用作测试结构也可采用开尔文四点测量法作为研究的技术手段

,。

532Al工艺图形

..

通孔链由最小线宽的线条连接的通孔组成通孔数量宜为个个宜采用最小线宽

,1000~100000。

1

GB/T46717—2025/IEC624182010

:

的独立长线条

。

533Cu工艺图形

..

适用的金属化结构如下

Cu:

通孔链的顶部和底部的金属化均为最小允许线宽

a);

通孔链的顶部或底部的金属化为最小允许线宽的金属化另一个为最大允许线宽

b),;

通孔链的顶部和底部的金属化为单个通孔允许的最大线宽

c);

开尔文通孔结构顶部和底部具有不同线宽的金属化

d),。

通孔链中的通孔数量宜为个个

1000~100000。

6应力温度

为了评估在使用条件下空洞应力对芯片可靠性的影响可使用加速试验来产生空洞应力导致空洞

,,

机理见附录影响加速因子的因素见附录和附录因此宜根据经验确定加速试验的温度范

A。BC。,

围以产生预计最大的空洞推荐的温度范围见和

,,7.27.3。

7程序

71空洞应力评估方法

.

以下两种方法可用于金属化空洞应力试验评估电阻测量法和外观检查法

:。

电阻测量法为常用方法

———;

预计没有空洞应力时可采用外观检查法进行验证该方法不能用于寿命预测也不适用于

———,。,

金属化如果空洞不易观察不应采用该方法见注

Cu。,(2)。

注1检测空洞应力敏感性最有效最常用的方法是恒温老化即在介于钝化层淀积温度和产品预期使用温度之间

:、。

的某一温度下进行退火或烘烤

。

注2对于多层金属的金属化下层金属不能清晰可见空洞被其他工艺结构遮挡

:,,。

72电阻测量法

.

该方法假设空洞的生长及其导致的电阻变化都是可模拟的从而获得空洞生长的加速因子除另

,。

有规定外应在范围内确定试验温度样品按照温度分组并分别置于指定温度下烘

,150℃~275℃。,

烤电阻测量法程序如下

。。

测量金属线条或通孔链的电阻电阻测量时应把电流产生的焦耳热降到最低

a)。。

烘烤样品除另有规定外推荐采用个温度下的试验来确定外推模型中的参数当参数已

b)。,3。

知时只进行一个温度的试验即可在某些情况下如果温度范围选择不当则个温度可能

,。,,3

不足以使得激活能温度曲线中出现拐点如果出现零失效或失效很少则无法确定激活

-。,

能此时可参考相关文献资料选择一个合适的激活能

,,。

测量电阻值样品可冷却至室温后进行测试不超过内冷却至室温原则上在老化温度下

c)。,2h(

在同一位置测量电阻值的变化推荐的中间测量点为

)。168h,500h,1000h。

注如空洞生