一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及了一種集成電路硅通孔的測量結構，尤其是涉及了微波、毫米波 段器件測試領域的一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構，削弱硅通孔和與其連 接的水平互聯線的耦合噪聲，進而顯著提高去嵌入法測量電特性精度。
【背景技術】
[0002] 目前主流集成電路的設計，包括英特爾的多芯片架構，延續的仍然是傳統的二維 扁平系統架構，但隨著晶體管的特征尺寸不斷減小，互連線性能的瓶頸效應，以及摩爾定律 對尺寸極限的制約，呼喚一種新的集成電路系統架構的出現，以便充分體現其立體的垂直 尺度一一這就是三維集成電路。三維集成電路技術，已成為國際公認的微電子業中長期持 續發展的關鍵性前沿技術，而硅通孔結構作為其核心技術，更是成為國際研宄的熱點。
[0003] 微波、毫米波段硅通孔的電特性對于三維集成電路的性能有著重要的影響，而作 為一種垂直結構，硅通孔的電特性無法通過目前普遍使用的單面探針直接進行測量，因此 大量的實驗工作都是在"垂直一水平一垂直"的結構上展開，通過改變水平結構長度，多次 測量整個結構的電特性，或者測量整個結構的電特性和水平結構的電特性，進而通過去嵌 入方法求得垂直硅通孔的電特性。
[0004] 本實用新型基于去嵌入方法，其優勢在于只需要在同一平面進行測量，并且不需 要測量單獨的水平互聯結構。
[0005] 設被測無緣垂直結構硅通孔的電學特性傳輸矩陣是[χ]τ，散射系數矩陣是[x] s; 底部水平連接線電學特性傳輸矩陣是[R]T，散射系數矩陣是[幻3;整體結構電學特性傳輸 矩陣是[DUT] T，散射系數矩陣是[DUT]S。在實際測量中，設置多組不同長度的底部水平連接 線，其長度分別為500 μ m、1000 μ m和2000 μ m等。根據長度不同，其電學特性的參數應具 有如下關系：
【主權項】
1. 一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構，包括硅襯底（1)、底面RDL導體 (2 )、通過底面RDL導體（2 )連接的待測TSV結構、凸起（4)和測試引腳（6 )，待測TSV結構 由對稱分布在兩側的兩組待測硅通孔柱構成，待測TSV結構包括信號待測TSV結構（3)和 地待測TSV結構（12)，其特征在于： 對于二端口及多端口互聯結構，同一側的信號待測TSV結構（3)和地待測TSV結構 (12)中心連線的垂直平分線上布置有隔離TSV結構，隔離TSV結構用于隔離垂直的待測TSV 結構與水平的底面RDL導體（2)之間的電磁耦合，隔離TSV結構主要由間隔布置的金屬硅 通孔柱構成，所有金屬硅通孔柱兩側對稱；隔離TSV結構為內側隔離TSV結構（5)或者內側 隔離TSV結構（5)與外側隔離TSV結構（10)兩者的結合，內側隔離TSV結構（5)位于互聯 內側（5 )，外側隔離TSV結構（10 )位于互聯外側（10 )。
2. 根據權利要求1所述的一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構，其特征在 于：所述的硅襯底（1)上頂面設有頂部襯底絕緣層（8)，硅襯底（1)下底面與底面RDL導體 (2)之間設有底部襯底絕緣層（9)，隔離TSV結構的金屬硅通孔柱貫通硅襯底（1)，不進入硅 襯底（1)上、下的頂部襯底絕緣層（8)和底部襯底絕緣層（9)中。
3. 根據權利要求1或2所述的一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構，其特 征在于：所述的信號待測TSV結構（3)和地待測TSV結構（12)中心連線中點與離待測TSV 結構最近的金屬硅通孔柱中心之間的距離大于待測TSV結構的單個待測硅通孔柱與隔離 TSV結構的單個金屬硅通孔柱的半徑之和。
4. 根據權利要求1或2所述的一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構，其特 征在于：所述的相鄰的金屬硅通孔柱之間的間隙大于等于金屬硅通孔柱的直徑。
5. 根據權利要求1或2所述的一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構，其特 征在于：所述的隔離TSV結構的金屬硅通孔柱與襯底（1)之間設有氧化絕緣層（7)。
6. 根據權利要求1或2所述的一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構，其特 征在于：所述的隔離TSV結構的金屬硅通孔柱采用功函數與硅接近的金屬，隔離TSV結構與 硅襯底（1)之間形成歐姆接觸層（11)。
7. 根據權利要求6所述的一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構，其特征在 于：所述的功函數與硅接近的金屬為金或者鉑，金屬硅通孔柱與硅襯底（1)之間形成歐姆 接觸層（11)。
8. 根據權利要求1或2所述的一種基于去嵌入法測量硅通孔電特性的測量結構，其特 征在于：在所述隔離TSV結構的周圍對娃襯底（1)進行重摻雜，金屬娃通孔柱與娃襯底（1) 之間形成歐姆接觸層（11)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于去嵌入法測量硅通孔（TSV）電特性的測量結構。對于二端口及多端口互聯結構，同一側的信號和地待測TSV結構中心連線的垂直平分線上布置有隔離TSV結構，隔離TSV結構用于隔離垂直的待測TSV結構與水平的底面RDL導體之間的電磁耦合，主要由間隔布置的金屬硅通孔柱構成；隔離TSV結構為內側隔離TSV結構或者內側隔離TSV結構與外側隔離TSV結構兩者的結合。本實用新型與現有的硅通孔生產工藝完全兼容，適合于通過去嵌入的實驗測試方法測量微波、毫米波段硅通孔的電磁特性，與傳統的測量方法相比大大提高了測量精度，在微波、毫米波段三維結構的測量領域將具有巨大的應用價值。
【IPC分類】G01R31-26
【公開號】CN204556783
【申請號】CN201520200577
【發明人】李爾平, 李永勝, 楊德操, 魏興昌
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月3日