半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體測(cè)試技術(shù)，特別涉及一種半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷發(fā)展，目前半導(dǎo)體器件的特征尺寸已經(jīng)變得非常小，希望在二維的封裝結(jié)構(gòu)中增加半導(dǎo)體器件的數(shù)量變得越來(lái)越困難，因此三維封裝成為一種能有效提高芯片集成度的方法。目前的三維封裝包括基于金線(xiàn)鍵合的芯片堆疊(Die Stacking)、封裝堆疊(Package Stacking)和基于娃通孔(Through Silicon Via,TSV)的三維堆疊。其中，利用硅通孔的三維堆疊技術(shù)具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn):(I)高密度集成；(2)大幅地縮短電互連的長(zhǎng)度，從而可以很好地解決出現(xiàn)在二維系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)技術(shù)中的信號(hào)延遲等問(wèn)題；利用硅通孔技術(shù)，可以把具有不同功能的芯片(如射頻、內(nèi)存、邏輯、MEMS等)集成在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)封裝芯片的多功能。因此，所述利用硅通孔互連結(jié)構(gòu)的三維堆疊技術(shù)日益成為一種較為流行的芯片封裝技術(shù)。由于硅通孔的深度一般會(huì)達(dá)到幾百納米至幾千納米，所述硅通孔側(cè)壁和表面還形成有絕緣層，在所述絕緣層表面的硅通孔內(nèi)填充滿(mǎn)導(dǎo)電材料。形成的硅通孔可能出現(xiàn)各種缺陷，例如，由于硅通孔中導(dǎo)電材料的不完全填充導(dǎo)致空隙的產(chǎn)生，由于芯片的翹曲或互連層內(nèi)導(dǎo)電材料的電學(xué)遷移導(dǎo)致導(dǎo)電接觸失效，以及硅通孔本身的破裂等。現(xiàn)有的對(duì)硅通孔進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)請(qǐng)參考公開(kāi)號(hào)為US2011/0102006A1的美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)，請(qǐng)參考圖1，該專(zhuān)利中測(cè)試半導(dǎo)體裝置的電路包括:測(cè)試電壓施加單元10，用于接收相應(yīng)測(cè)試模式信號(hào)，將測(cè)試電壓施加到硅通孔30的第一端；檢測(cè)單元20，連接到所述硅通孔30的第二端，檢測(cè)從所述硅通孔30第二端輸出的電流。根據(jù)所述電流與參考值進(jìn)行比較，判斷所述硅通孔是否正常。由于所述回路中的電阻不僅包括硅通孔的電阻，還包括互連層的電阻，因此，當(dāng)所述硅通孔內(nèi)有缺陷時(shí)，硅通孔的電阻改變，檢測(cè)單元測(cè)得的電流發(fā)生變化，當(dāng)互連層內(nèi)有缺陷，互連層的電阻改變，檢測(cè)單元測(cè)得的電流也會(huì)發(fā)生變化。利用上述測(cè)試半導(dǎo)體裝置的電路不能有效的區(qū)分是硅通孔內(nèi)有缺陷，還是互連層內(nèi)有缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法，可以獨(dú)立地檢測(cè)硅通孔內(nèi)是否有缺陷，不會(huì)受互連層的影響。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)至少形成三個(gè)貫穿其厚度的硅通孔；位于所述半導(dǎo)體襯底第一表面的分立的金屬互連層，所述金屬互連層具有加載節(jié)點(diǎn)和測(cè)試節(jié)點(diǎn)，各金屬互連層與相應(yīng)的硅通孔相連接；位于所述半導(dǎo)體襯底第二表面的再分配層，所述再分配層依次與每個(gè)硅通孔的底部電學(xué)連接。可選的，所述金屬互連層包括連接區(qū)和節(jié)點(diǎn)區(qū)，所述連接區(qū)與硅通孔相連接，節(jié)點(diǎn)區(qū)位于連接區(qū)兩側(cè)，一側(cè)節(jié)點(diǎn)區(qū)具有加載節(jié)點(diǎn)，另一側(cè)節(jié)點(diǎn)區(qū)具有測(cè)試節(jié)點(diǎn)。
可選的，所述再分配層的材料為銅或鋁?？蛇x的，所述金屬互連層的材料為銅或鋁?？蛇x的，所述分立的金屬互連層之間通過(guò)絕緣層電學(xué)隔離。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種利用所述半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法，包括:向待檢測(cè)硅通孔、位于其一側(cè)的第一測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)的金屬互連層加載節(jié)點(diǎn)施加偏置電流，使得所述待檢測(cè)硅通孔、第一測(cè)試硅通孔、連接第一測(cè)試硅通孔和待檢測(cè)硅通孔的再分配層產(chǎn)生電流通路；測(cè)量待檢測(cè)硅通孔及位于其另一側(cè)的第二測(cè)試硅通孔對(duì)應(yīng)的金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，獲得待檢測(cè)硅通孔的電阻值，從而判斷出待檢測(cè)硅通孔是否存在缺陷。可選的，所述待檢測(cè)硅通孔及位于其另一側(cè)的第二測(cè)試硅通孔對(duì)應(yīng)的金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上測(cè)得的電壓為待檢測(cè)硅通孔兩端的電壓，所述偏置電流的電流值為通過(guò)待檢測(cè)硅通孔兩端的電流值，利用所述測(cè)得的電壓和偏置電流的電流值，獲取待檢測(cè)硅通孔的電阻值?？蛇x的，將所述測(cè)得的待檢測(cè)硅通孔電阻值與第一參考值進(jìn)行比較，判斷對(duì)應(yīng)的待檢測(cè)硅通孔是否存在缺陷?？蛇x的，還包括，測(cè)量第三測(cè)試硅通孔和第四測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，所述第三測(cè)試硅通孔和第四測(cè)試硅通孔位于所述待檢測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的兩側(cè)，獲得連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層的電阻，從而判斷出連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層是否存在缺陷?？蛇x的，所述第三測(cè)試硅通孔和第四測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上測(cè)得的電壓為連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層兩端的電壓，所述偏置電流的電流值為連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層兩端的電流值，利用所述測(cè)得的電壓和偏置電流的電流值，獲取連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層兩端的電阻值?？蛇x的，將所述測(cè)得的待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層的電阻值與第二參考值進(jìn)行比較，判斷對(duì)應(yīng)的待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層是否存在缺陷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):所述半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)形成有至少三個(gè)硅通孔，所述三個(gè)硅通孔通過(guò)再分配層進(jìn)行相互間連接，且每一個(gè)硅通孔與對(duì)應(yīng)的金屬互連層相連接，所述金屬互連層具有加載節(jié)點(diǎn)和測(cè)試節(jié)點(diǎn)，向待檢測(cè)硅通孔、及位于其一側(cè)的第一測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)的金屬互連層加載節(jié)點(diǎn)施加偏置電流，測(cè)量待檢測(cè)硅通孔及與位于其另一側(cè)的第二測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，獲得待檢測(cè)硅通孔的電阻值，從而判斷出待檢測(cè)硅通孔是否存在缺陷。進(jìn)一步的，測(cè)量位于待檢測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔之間或兩側(cè)的硅通孔對(duì)應(yīng)的金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，并根據(jù)所述電壓和偏置電流的電流值獲得對(duì)應(yīng)的再分配層的電阻，從而判斷對(duì)應(yīng)的再分配層內(nèi)是否存在缺陷。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試半導(dǎo)體裝置的電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的利用半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)方法的流程示意圖3、圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5、圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例的測(cè)試過(guò)程中半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7、圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例的測(cè)試過(guò)程中半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由于現(xiàn)有技術(shù)對(duì)硅通孔進(jìn)行檢測(cè)的裝置不能有效地區(qū)分是硅通孔內(nèi)有缺陷，還是互連層內(nèi)有缺陷，所述缺陷包括:由于硅通孔中導(dǎo)電材料的不完全填充導(dǎo)致空隙的產(chǎn)生，由于芯片的翹曲或互連層內(nèi)導(dǎo)電材料的電學(xué)遷移導(dǎo)致導(dǎo)電接觸失效，以及硅通孔本身的破裂等。因此，發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究，提出了一種半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)至少形成三個(gè)貫穿其厚度的硅通孔；位于所述半導(dǎo)體襯底第一表面的分立的金屬互連層，所述金屬互連層具有加載節(jié)點(diǎn)和測(cè)試節(jié)點(diǎn)，各金屬互連層與相應(yīng)的硅通孔相連接；位于所述半導(dǎo)體襯底第二表面的再分配層，所述再分配層依次與每個(gè)硅通孔的底部電學(xué)連接。本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法，請(qǐng)參考圖2，為本發(fā)明實(shí)施例的利用所述半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)方法的流程示意圖，包括:步驟S101，向待檢測(cè)硅通孔、位于其一側(cè)的第一硅通孔上對(duì)應(yīng)的金屬互連層加載節(jié)點(diǎn)施加偏置電流，使得所述待檢測(cè)硅通孔、第一硅通孔、連接第一硅通孔和待檢測(cè)硅通孔的再分配層產(chǎn)生電流通路；步驟S102，測(cè)量待檢測(cè)硅通孔及位于其另一側(cè)的第二硅通孔對(duì)應(yīng)的金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，獲得待檢測(cè)硅通孔的電阻值，從而判斷出待檢測(cè)硅通孔是否存在缺陷。本發(fā)明實(shí)施例將偏置電流施加在待檢測(cè)硅通孔和位于其一側(cè)的第一硅通孔對(duì)應(yīng)的金屬互連層加載節(jié)點(diǎn)間，通過(guò)測(cè)量待檢測(cè)硅通孔及位于其另一側(cè)的第二硅通孔對(duì)應(yīng)的金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，就能精確的獲得待檢測(cè)硅通孔的電阻，從而判斷待檢測(cè)硅通孔內(nèi)是否有缺陷，既可以實(shí)時(shí)地檢測(cè)硅通孔的質(zhì)量，也可以用于在可靠性測(cè)試中檢測(cè)硅通孔的質(zhì)量。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。第一實(shí)施例本發(fā)明第一實(shí)施例首先提供了一種半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)，請(qǐng)一并參考圖3和圖4，圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的俯視視角的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為圖2中XX'對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，具體包括:半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100具有第一表面101和與第一表面101相對(duì)的第二表面102，位于所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)且貫穿半導(dǎo)體襯底100厚度的3個(gè)硅通孔110，位于所述半導(dǎo)體襯底100第一表面101的分立的金屬互連層120，所述金屬互連層120具有加載節(jié)點(diǎn)130和測(cè)試節(jié)點(diǎn)140，各金屬互連層120與相應(yīng)的硅通孔110相連接；位于所述半導(dǎo)體襯底第二表面102的再分配層150，所述再分配層150依次與每個(gè)硅通孔110的底部電學(xué)連接。所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、氮化鎵襯底其中的一種。其他實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100包括襯底和位于襯底表面的層間介質(zhì)層,使得所述硅通孔貫穿整個(gè)襯底和層間介質(zhì)層的總厚度。在所述半導(dǎo)體襯底的第一表面101上還形成有半導(dǎo)體器件(未圖示)，如MOS晶體管、電阻、電容等。所述硅通孔110包括位于通孔(未圖示)側(cè)壁和底部表面的絕緣層(未圖示)、位于絕緣層表面的擴(kuò)散阻擋層(未圖示)和位于所述擴(kuò)散阻擋層表面且填充滿(mǎn)通孔的導(dǎo)電材料(未圖示)。在本實(shí)施例中，所述硅通孔110的個(gè)數(shù)為三個(gè)，依次為第一硅通孔111，第二硅通孔112，第三硅通孔113。在其他實(shí)施例中，所述硅通孔的數(shù)量多于三個(gè)。所述金屬互連層120的材料為銅或鋁。所述金屬互連層120包括連接區(qū)(未標(biāo)示)和節(jié)點(diǎn)區(qū)(未標(biāo)示)，所述連接區(qū)為位于硅通孔110表面的金屬互連層，所述連接區(qū)與硅通孔110相連接；所述節(jié)點(diǎn)區(qū)為與連接區(qū)相連接的金屬互連線(xiàn)，所述連接區(qū)通過(guò)節(jié)點(diǎn)區(qū)的金屬互連線(xiàn)與其它器件電學(xué)連接。在本實(shí)施例中，所述節(jié)點(diǎn)區(qū)位于連接區(qū)兩側(cè)，一側(cè)的節(jié)點(diǎn)區(qū)具有加載節(jié)點(diǎn)130，另一側(cè)的節(jié)點(diǎn)區(qū)具有測(cè)試節(jié)點(diǎn)140。所述加載節(jié)點(diǎn)130和測(cè)試節(jié)點(diǎn)140與連接區(qū)分別連接，使得加載偏置電流和測(cè)試電壓時(shí)獨(dú)立地與金屬互連層120的連接區(qū)相連，最終測(cè)得的電阻不包括所述金屬互連層120的電阻。由于本實(shí)施例的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)具有3個(gè)硅通孔，分別為第一硅通孔111，第二硅通孔112，第三硅通孔113，相對(duì)應(yīng)的，所述加載節(jié)點(diǎn)130和測(cè)試節(jié)點(diǎn)140包括:與第一娃通孔111相連接的第一加載節(jié)點(diǎn)131和第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)141，與第二硅通孔112相連接的第二加載節(jié)點(diǎn)132和第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)142，與第三硅通孔113相連接的第三加載節(jié)點(diǎn)133和第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)143，由于各金屬互連層是分立的，與不同硅通孔相連的加載節(jié)點(diǎn)和測(cè)試節(jié)點(diǎn)也電學(xué)隔離。在其他實(shí)施例中，由于在測(cè)試過(guò)程中，待檢測(cè)硅通孔對(duì)應(yīng)的加載節(jié)點(diǎn)用于施加偏置電流，所述測(cè)試硅通孔對(duì)應(yīng)的測(cè)試節(jié)點(diǎn)用于測(cè)試對(duì)應(yīng)的電壓，因此，為了減小加載節(jié)點(diǎn)、測(cè)試節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，降低工藝成本，也可以只形成待檢測(cè)硅通孔對(duì)應(yīng)的加載節(jié)點(diǎn)，只形成測(cè)試硅通孔對(duì)應(yīng)的測(cè)試節(jié)點(diǎn)。在所述半導(dǎo)體襯底100和金屬互連層120表面，還可以形成若干層層間介質(zhì)層(未圖示)和金屬導(dǎo)電層(未圖示)，所述金屬導(dǎo)電層用于電學(xué)連接硅通孔和半導(dǎo)體襯底上的器件，所述層間介質(zhì)層還可以將分立的金屬互連層之間進(jìn)行電學(xué)隔離。所述再分配層150的材料為銅或鋁。所述再分配層150依次與每個(gè)硅通孔的底部電學(xué)連接，使得所述測(cè)試結(jié)構(gòu)不僅可獨(dú)立地檢測(cè)硅通孔的電阻，還可以獨(dú)立地檢測(cè)再分配層的電阻，從而判斷出對(duì)應(yīng)的待檢測(cè)硅通孔或再分配層是否存在缺陷。在其他區(qū)域，所述再分配層150還可以連接有焊盤(pán)，使得半導(dǎo)體襯底上的器件可以通過(guò)硅通孔、再分配層、焊盤(pán)與其他芯片電學(xué)連接。本發(fā)明第一實(shí)施例還提供了一種利用所述半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)硅通孔進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)方法。在本實(shí)施例中，請(qǐng)一并參考圖3和圖5，所述第二硅通孔112為待檢測(cè)硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔的一側(cè)的第一硅通孔111為第一測(cè)試硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔的另一側(cè)的第三硅通孔113為第二測(cè)試硅通孔。在所述第一硅通孔111和第二硅通孔112對(duì)應(yīng)的第一加載節(jié)點(diǎn)131和第二加載節(jié)點(diǎn)132之間施加偏置電流，使得所述第一硅通孔111、第二硅通孔112和連接兩者之間的再分配層150產(chǎn)生電流通路，并記錄所述電流值。然后，通過(guò)在所述第二硅通孔112和第三硅通孔113對(duì)應(yīng)的金屬互連層的第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)142、第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)143進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得所述第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)142、第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)143兩端的電壓，由于所述第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)142、第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)143兩端之間的回路包括第二硅通孔112、第三硅通孔113、連接第二硅通孔112和第三硅通孔113之間的再分配層150，而其中所述只有第二硅通孔112內(nèi)有電流，因此，所述第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)142、第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)143兩端的測(cè)得的電壓僅為所述第二硅通孔112頂部和底部?jī)啥酥g的電壓，通過(guò)第二硅通孔112兩端的電流值為所述偏置電流的電流值，根據(jù)所述測(cè)得的電壓和電流值，計(jì)算出所述第二硅通孔112頂部和底部之間的電阻值，并將所述電阻值與第一參考值進(jìn)行比較判斷所述第二硅通孔112內(nèi)是否有缺陷。所述第一參考值為沒(méi)有缺陷的硅通孔的電阻值。 在其他實(shí)施例中，請(qǐng)一并參考圖3和圖6，所述第二硅通孔112為待檢測(cè)硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔的一側(cè)的第三硅通孔113為第一測(cè)試硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔的另一側(cè)的第一硅通孔111為第二測(cè)試硅通孔。將偏置電流施加在所述第三硅通孔113和第二硅通孔112對(duì)應(yīng)的金屬互連層第三加載節(jié)點(diǎn)133和第二加載節(jié)點(diǎn)132之間，使得所述第三硅通孔113、第二硅通孔112和兩者之間的再分配層150產(chǎn)生電流通路，并記錄所述電流值。然后，通過(guò)在所述第二硅通孔112和第一硅通孔111對(duì)應(yīng)的第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)142、第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)141進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得所述第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)142、第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)141兩端的電壓，從而也可以測(cè)得所述第二硅通孔112頂部和底部之間的電壓，根據(jù)所述測(cè)得的電壓和電流值，計(jì)算出所述第二硅通孔112頂部和底部?jī)啥酥g的電阻值，并將所述電阻值與第一參考值進(jìn)行比較，可以獨(dú)立的判斷所述第二硅通孔112內(nèi)是否有缺陷。第二實(shí)施例本發(fā)明第二實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)，請(qǐng)一并參考圖7和圖8，圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例的俯視視角的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8為圖7中YY'對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，具體包括:半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200具有第一表面201和與第一表面201相對(duì)的第二表面202，貫穿半導(dǎo)體襯底200厚度的4個(gè)硅通孔210，位于所述半導(dǎo)體襯底第一表面201的分立的金屬互連層220，所述金屬互連層220具有加載節(jié)點(diǎn)230和測(cè)試節(jié)點(diǎn)240，各金屬互連層220與相應(yīng)的硅通孔210相連接；位于所述半導(dǎo)體襯底200第二表面202的再分配層250，所述再分配層250依次與每個(gè)硅通孔210的底部電學(xué)連接。本發(fā)明第二實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)相似，兩者的區(qū)別點(diǎn)僅在于:所述第二實(shí)施例的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)具有4個(gè)貫穿半導(dǎo)體襯底厚度的硅通孔，所述第一實(shí)施例的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)具有3個(gè)貫穿半導(dǎo)體襯底厚度的硅通孔。在其他實(shí)施例中，所述硅通孔的數(shù)量多于4個(gè)。在本實(shí)施例中，所述4個(gè)硅通孔210依次與再分配層250電學(xué)連接，四個(gè)硅通孔210依次為第一硅通孔211、第二硅通孔212、第三硅通孔213、第四硅通孔214，相對(duì)應(yīng)的，與硅通孔210相連接的加載節(jié)點(diǎn)230和測(cè)試節(jié)點(diǎn)240包括:與第一硅通孔211相連接的第一加載節(jié)點(diǎn)231和第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)241，與第二硅通孔212相連接的第二加載節(jié)點(diǎn)232和第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)242，與第三硅通孔213相連接的第三加載節(jié)點(diǎn)233和第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)243，與第四硅通孔214相連接的第三加載節(jié)點(diǎn)234和第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)244，與不同硅通孔相連的加載節(jié)點(diǎn)和測(cè)試節(jié)點(diǎn)電學(xué)隔離。在其他實(shí)施例中，由于在測(cè)試過(guò)程中，待檢測(cè)硅通孔對(duì)應(yīng)的加載節(jié)點(diǎn)用于施加偏置電流，所述測(cè)試硅通孔對(duì)應(yīng)的測(cè)試節(jié)點(diǎn)用于測(cè)試對(duì)應(yīng)的電壓，因此，為了減小加載節(jié)點(diǎn)、測(cè)試節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，降低工藝成本，也可以只形成待檢測(cè)硅通孔對(duì)應(yīng)的加載節(jié)點(diǎn)，只形成測(cè)試硅通孔對(duì)應(yīng)的測(cè)試節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明第二實(shí)施例還提供了一種利用所述半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)硅通孔進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)方法。請(qǐng)參考圖7和圖9，在所述第二硅通孔212和第三硅通孔213對(duì)應(yīng)的金屬互連層第二加載節(jié)點(diǎn)232和第三加載節(jié)點(diǎn)233之間施加偏置電流，使得所述第二硅通孔212、第三硅通孔213和連接兩者之間的再分配層250產(chǎn)生電流通路，并記錄所述電流值。在本實(shí)施例中，所述第二硅通孔212為待檢測(cè)硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔的一側(cè)的第三硅通孔213為第一測(cè)試硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔的另一側(cè)的第一硅通孔211為第二測(cè)試硅通孔。通過(guò)在所述第一硅通孔211和第二硅通孔212對(duì)應(yīng)的第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)241、第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)242進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得所述第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)241、第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)242兩端的電壓，由于所述第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)241、第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)242兩端之間的回路包括第一硅通孔211、第二硅通孔212、第一硅通孔211和第二硅通孔212之間的再分配層250，而其中所述只有第二硅通孔212內(nèi)有電流，因此，所述第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)241、第二測(cè)試節(jié)點(diǎn)242兩端的測(cè)得的電壓僅為所述第二硅通孔212頂部和底部之間的電壓，通過(guò)第二硅通孔212兩端的電流值為所述偏置電流的電流值，根據(jù)所述測(cè)得的電壓和電流值，計(jì)算出所述第二硅通孔212頂部和底部之間的電阻值，并將所述電阻值與第一參考值進(jìn)行比較，可以獨(dú)立地判斷所述第二硅通孔212內(nèi)是否有缺陷。在另一實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖7和圖9，所述第三硅通孔213為待檢測(cè)硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔的一側(cè)的第二硅通孔212為第一測(cè)試硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔的另一側(cè)的第四硅通孔214為第二測(cè)試硅通孔。通過(guò)在所述第三硅通孔213和第四硅通孔214對(duì)應(yīng)的第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)243、第四測(cè)試節(jié)點(diǎn)244進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得所述第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)243、第四測(cè)試節(jié)點(diǎn)244兩端的電壓，由于所述第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)243、第四測(cè)試節(jié)點(diǎn)244兩端之間的回路包括第三硅通孔213、第四硅通孔214、第三硅通孔213和第四硅通孔214之間的再分配層250，而其中所述只有第三硅通孔213內(nèi)有電流，因此，所述第三測(cè)試節(jié)點(diǎn)243、第四測(cè)試節(jié)點(diǎn)244兩端的測(cè)得的電壓僅為所述第三硅通孔213頂部和底部?jī)啥酥g的電壓，通過(guò)第三硅通孔213兩端的電流值為所述偏置電流的電流值，根據(jù)所述測(cè)得的電壓和電流值，計(jì)算出所述第三硅通孔213頂部和底部之間的電阻值，并將所述電阻值與第一參考值進(jìn)行比較，可以獨(dú)立的判斷所述第三硅通孔213內(nèi)是否有缺陷。現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)試硅通孔的檢測(cè)裝置不能有效的區(qū)分是硅通孔內(nèi)有缺陷，還是互連層內(nèi)有缺陷，而利用上述本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)方法，可以很方便地檢測(cè)硅通孔內(nèi)是否有缺陷。但是在實(shí)際的測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)互連結(jié)構(gòu)內(nèi)有缺陷時(shí)，我們不僅需要了解硅通孔內(nèi)是否有缺陷，還需要了解再分配層內(nèi)是否有缺陷。利用上述提供的檢測(cè)方法仍不能有效的檢測(cè)再分配層內(nèi)是否有缺陷，因此，本發(fā)明實(shí)施例還提供了利用所述半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)再分配層進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)方法。請(qǐng)參考圖7和圖9，在所述第二硅通孔212和第三硅通孔213對(duì)應(yīng)的金屬互連層第二加載節(jié)點(diǎn)232和第三加載節(jié)點(diǎn)233之間施加偏置電流，使得所述第二硅通孔212、第三硅通孔213和連接兩者之間的再分配層250產(chǎn)生電流通路，并記錄所述電流值。在本實(shí)施例中，所述第二硅通孔312為待檢測(cè)硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔的一側(cè)的第三硅通孔213為第一測(cè)試硅通孔，位于所述待檢測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔兩側(cè)的第一硅通孔211和第四硅通孔214為第三測(cè)試硅通孔和第四測(cè)試硅通孔。通過(guò)在所述第一硅通孔211和第四硅通孔214對(duì)應(yīng)的第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)241、第四測(cè)試節(jié)點(diǎn)244進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得所述第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)241、第四測(cè)試節(jié)點(diǎn)244兩端的電壓，由于所述第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)241、第四測(cè)試節(jié)點(diǎn)244兩端之間的回路包括第一硅通孔211、第四硅通孔214、第一硅通孔211和第四硅通孔214之間的再分配層250，而其中只有連接所述第二硅通孔212和第三硅通孔213之間的再分配層250內(nèi)有電流，因此，所述第一測(cè)試節(jié)點(diǎn)241、第四測(cè)試節(jié)點(diǎn)244兩端的測(cè)得的電壓僅為連接所述第二硅通孔212和第三硅通孔213之間的再分配層250的電壓，根據(jù)所述測(cè)得的電壓和電流值，計(jì)算出所述第二硅通孔212和第三硅通孔213之間的再分配層250的電阻值，并將所述電阻值與第二參考值進(jìn)行比較，可以獨(dú)立的判斷所述第二硅通孔212和第三硅通孔213之間的再分配層250內(nèi)是否有缺陷。所述第二參考值為沒(méi)有缺陷的連接所述待檢測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層的電阻值。綜上，所述半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)形成有至少三個(gè)硅通孔，所述三個(gè)硅通孔通過(guò)再分配層進(jìn)行相互間連接，且每一個(gè)硅通孔與對(duì)應(yīng)的金屬互連層相連接，所述金屬互連層具有加載節(jié)點(diǎn)和測(cè)試節(jié)點(diǎn)，向待檢測(cè)硅通孔、及位于其一側(cè)的第一測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)的金屬互連層加載節(jié)點(diǎn)施加偏置電流，測(cè)量待檢測(cè)硅通孔及與位于其另一側(cè)的第二測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，獲得待檢測(cè)硅通孔的電阻值，從而判斷出待檢測(cè)硅通孔是否存在缺陷。進(jìn)一步的，測(cè)量位于待檢測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔之間或兩側(cè)的硅通孔對(duì)應(yīng)的金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，并根據(jù)所述電壓和偏置電流的電流值獲得對(duì)應(yīng)的再分配層的電阻，從而判斷對(duì)應(yīng)的再分配層內(nèi)是否存在缺陷。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，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)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu),包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面； 其特征在于，還包括:所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)至少形成三個(gè)貫穿其厚度的硅通孔；位于所述半導(dǎo)體襯底第一表面的分立的金屬互連層，所述金屬互連層具有加載節(jié)點(diǎn)和測(cè)試節(jié)點(diǎn)，各金屬互連層與相應(yīng)的硅通孔相連接；位于所述半導(dǎo)體襯底第二表面的再分配層，所述再分配層依次與每個(gè)硅通孔的底部電學(xué)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬互連層包括連接區(qū)和節(jié)點(diǎn)區(qū)，所述連接區(qū)與娃通孔相連接，節(jié)點(diǎn)區(qū)位于連接區(qū)兩側(cè)，一側(cè)節(jié)點(diǎn)區(qū)具有加載節(jié)點(diǎn)，另一側(cè)節(jié)點(diǎn)區(qū)具有測(cè)試節(jié)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述再分配層的材料為銅或鋁。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬互連層的材料為銅或招。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述分立的金屬互連層之間通過(guò)層間介質(zhì)層電學(xué)隔離。
6.一種利用如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法，其特征在于， 包括: 向待檢測(cè)硅通孔、位于其一側(cè)的第一測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)的金屬互連層加載節(jié)點(diǎn)施加偏置電流，使得所述待檢測(cè)硅通孔、第一測(cè)試硅通孔、連接第一測(cè)試硅通孔和待檢測(cè)硅通孔的再分配層產(chǎn)生電流通路； 測(cè)量待檢測(cè)硅通孔 及位于其另一側(cè)的第二測(cè)試硅通孔對(duì)應(yīng)的金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，獲得待檢測(cè)硅通孔的電阻值，從而判斷出待檢測(cè)硅通孔是否存在缺陷。
7.如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述待檢測(cè)硅通孔及位于其另一側(cè)的第二測(cè)試硅通孔對(duì)應(yīng)的金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上測(cè)得的電壓為待檢測(cè)硅通孔兩端的電壓，所述偏置電流的電流值為通過(guò)待檢測(cè)硅通孔兩端的電流值，利用所述測(cè)得的電壓和偏置電流的電流值，獲取待檢測(cè)硅通孔的電阻值。
8.如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)方法，其特征在于，將所述測(cè)得的待檢測(cè)硅通孔電阻值與第一參考值進(jìn)行比較，判斷對(duì)應(yīng)的待檢測(cè)硅通孔是否存在缺陷。
9.如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)方法，其特征在于，還包括，測(cè)量第三測(cè)試硅通孔和第四測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的電壓，所述第三測(cè)試硅通孔和第四測(cè)試硅通孔位于所述待檢測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的兩側(cè)，獲得連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層的電阻，從而判斷出連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層是否存在缺陷。
10.如權(quán)利要求9所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述第三測(cè)試硅通孔和第四測(cè)試硅通孔上對(duì)應(yīng)金屬互連層測(cè)試節(jié)點(diǎn)上測(cè)得的電壓為連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層兩端的電壓，所述偏置電流的電流值為連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層兩端的電流值，利用所述測(cè)得的電壓和偏置電流的電流值，獲取連接待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層兩端的電阻值。
11.如權(quán)利要求9所述的檢測(cè)方法，其特征在于，將所述測(cè)得的待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層的電阻值與第二參考值進(jìn)行比較，判斷對(duì)應(yīng)的待測(cè)硅通孔和第一測(cè)試硅通孔的再分配層是否存在缺陷。·
全文摘要
一種半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法，所述半導(dǎo)體檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)至少形成三個(gè)貫穿其厚度的硅通孔；位于所述半導(dǎo)體襯底第一表面的分立的金屬互連層，所述金屬互連層具有加載節(jié)點(diǎn)和測(cè)試節(jié)點(diǎn)，各金屬互連層與相應(yīng)的硅通孔相連接；位于所述半導(dǎo)體襯底第二表面的再分配層，所述再分配層依次與每個(gè)硅通孔的底部電學(xué)連接。將偏置電流施加在待檢測(cè)硅通孔和位于其一側(cè)的第一測(cè)試硅通孔對(duì)應(yīng)的加載節(jié)點(diǎn)間，通過(guò)在待檢測(cè)硅通孔和位于其另一側(cè)的第二測(cè)試硅通孔之間相應(yīng)的測(cè)試節(jié)點(diǎn)測(cè)量對(duì)應(yīng)的電壓，就能獲得待檢測(cè)硅通孔的電阻，從而判斷所述待檢測(cè)硅通孔內(nèi)是否有缺陷。
文檔編號(hào)G01R27/08GK103165577SQ20111040677
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者甘正浩 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司