硅通孔測試版圖、測試結構、制備方法及量測方法
【專利摘要】本發明提供了一種硅通孔測試版圖、硅通孔測試結構及其制備方法、以及硅通孔電阻的量測方法，在硅通孔測試結構中，在硅片正面設置有互呈鏡像對稱分布的第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列，在硅片背面沉積有一層金屬層，利用背面的金屬層作為兩個硅通孔陣列之間的連通電阻，實現了只在正面施加驅動電流即可進行硅通孔電阻的量測；同時，采用等臂分流思路，利用相同的引線分別將每個硅通孔陣列中的硅通孔與相應的測試模塊相連接，確保了各個支路的電流相同，從而有效規避了引線電阻的影響，提高了硅通孔電阻的量測精度，有利于后期的硅通孔的應用和開發。
【專利說明】硅通孔測試版圖、測試結構、制備方法及量測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體【技術領域】，特別涉及一種硅通孔測試版圖、硅通孔測試結構、硅通孔測試結構的制備方法、以及硅通孔電阻的量測方法。
【背景技術】
[0002]隨著集成電路制造技術進入28nm及以下技術代，傳統的平面結構已達到物理極限，新材料和新技術的引入帶來巨額的研發費用和應用費用，業界普遍開始采用三維技術。一方面，集成電路制造業領軍者們開始將FINFET三維結構應用到MOS管，半導體溝道類似一條山脈，柵極均勻覆蓋在“山脈”上，以此顯著增加柵極對溝道的控制能力，有效提高遷移率，降低閾值電壓，提高器件性能。另一方面，芯片制造廠商和封裝廠商都在致力于三維互連技術開發，三維互連在成本可控范圍內可實現下一、兩個技術代的集成密度，從經濟學定律繼續遵循摩爾定律來保持技術先進性。
[0003]硅通孔TSV技術是三維互連技術的核心之一，即在硅片表面刻蝕出深孔，然后填充介質和金屬，再通過硅通孔直接從硅片背面與另一枚硅片進行互連，顯著縮短金屬連線的長度、降低RC延遲，同時還可以減小芯片封裝尺寸。硅通孔技術的標準工藝流程為硅通孔的干法刻蝕、濕法清洗、介質層沉積、阻擋層沉積、籽晶層沉積、銅電鍍、化學機械拋光。由于集成密度要求，娃通孔技術的孔徑一般在5?50um,深度在50?300um。因此,娃通孔技術的深寬比可達到10:1以上。
[0004]在進行硅通孔刻蝕后，需要對硅通孔的電阻進行測量，以便后期的硅通孔的應用開發。然而，由于硅通孔的尺寸較大，硅通孔的電阻一般在0.001?0.05歐姆，這與銅互連后道工藝的引線模塊電阻(一般在0.02?0.2歐姆/模塊面積)接近，引線電阻的影響不可忽略。硅通孔必須分別從正面和背面進行金屬連接，才能實現三維互連，但相關工藝可能引入的表面缺陷或銅氧化，以及銅和其他金屬之間的歐姆接觸狀況，都會導致硅通孔接觸電阻增加。由此可見，引線電阻和接觸電阻會嚴重影響硅通孔電阻的量測；因此，在接觸電阻不可避免的情況下，如果能夠規避開引線電阻，將會有效地提高硅通孔電阻的量測精度。
【發明內容】
[0005]為了克服以上問題，本發明旨在提供一種硅通孔測試版圖、硅通孔測試結構、硅通孔測試結構的制備方法、以及硅通孔電阻的量測方法，從而有效規避引線電阻，提高硅通孔電阻的量測精度。
[0006]本發明提供一種硅通孔測試版圖，其由硅通孔光刻層的版圖與測試模塊和引線光刻層的版圖疊加形成，其中，
[0007]所述硅通孔光刻層的版圖包括互為鏡像對稱圖形的第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形；
[0008]所述測試模塊和引線光刻層的版圖包括:互為鏡像對稱圖形的第一測試模塊圖形和第二測試模塊圖形，互為鏡像對稱圖形的若干條第一引線圖形和若干條第二引線圖形；所述第一測試模塊圖形包括第一電流施加模塊圖形和第一電壓測試模塊圖形，所述第二測試模塊圖形包括第二電流施加模塊圖形和第二電壓測試模塊圖形；其中，
[0009]所述第一硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形與所述第一電流施加模塊圖形通過所述第一引線圖形相連接，所述第一硅通孔陣列圖形中的任意一個硅通孔圖形與所述第一電壓測試模塊圖形通過所述第一引線圖形相連接；
[0010]所述第二硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形與所述第二電流施加模塊圖形通過所述第二引線圖形相連接，所述第二硅通孔陣列圖形中的任意一個硅通孔圖形與所述第二電壓測試模塊圖形通過所述第二引線圖形相連接；
[0011]所述第一引線圖形和所述第二引線圖形相同。
[0012]優選地，所述硅通孔測試版圖還包括接觸模塊圖形，所述接觸模塊圖形與所述硅通孔圖形一一對應設置，所述接觸模塊圖形的中心與所述硅通孔圖形的圓心一一對準，每個所述接觸模塊圖形用于將一個所述硅通孔圖形和與之對應的所述引線圖形相連接。
[0013]優選地，所述接觸模塊圖形設置于所述測試模塊和引線光刻層的版圖圖形中。
[0014]優選地，所述第一或第二硅通孔陣列圖形為正三角形陣列圖形、正方形陣列圖形、菱形陣列圖形、扇形陣列圖形、呈中心對稱的六邊形陣列圖形或呈等腰梯形排布的陣列圖形。
[0015]本發明還提供一種采用上述的硅通孔測試版圖形成的硅通孔測試結構，其包括:
[0016]在硅片正面具有互呈鏡像對稱的第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列；
[0017]在硅片背面具有一層金屬層，用于將所述第一硅通孔陣列中和所述第二硅通孔陣列中的硅通孔以低電阻相連通；
[0018]在硅片正面還具有互呈鏡像對稱的第一測試模塊和第二測試模塊，互呈鏡像對稱的若干條第一引線和若干條第二引線；所述第一測試模塊包括第一電流施加模塊和第一電壓測試模塊，所述第二測試模塊包括第二電流施加模塊和第二電壓測試模塊；其中，
[0019]所述第一硅通孔陣列中的各個硅通孔與所述第一電流施加模塊通過所述第一引線相連接，所述第一硅通孔陣列中的任意一個硅通孔與所述第一電壓測試模塊通過所述第一引線相連接；
[0020]所述第二硅通孔陣列中的各個硅通孔與所述第二電流施加模塊通過所述第二引線相連接，所述第二硅通孔陣列中的任意一個硅通孔與所述第二電壓測試模塊通過所述第二引線相連接；
[0021 ] 所述若干條第一引線和所述若干條第二引線相同。
[0022]優選地，所述硅通孔測試結構還包括接觸模塊，所述接觸模塊與所述硅通孔一一對應設置，所述接觸模塊的中心與所述硅通孔的圓心一一對準，每個所述接觸模塊用于將一個所述硅通孔，和相對應的所述第一引線或所述第二引線進行連接。
[0023]優選地，所述第一或第二硅通孔陣列為正三角形陣列、正方形陣列、菱形陣列、扇形陣列、呈中心對稱的六邊形陣列、呈等腰梯形排布的陣列。8、一種采用權利要求1所述的硅通孔測試版圖來制備上述權利要求5所述硅通孔測試結構的方法，其特征在于，包括依次形成硅通孔光刻層、測試模塊和引線光刻層、以及硅片背面金屬層三個過程，其中，
[0024]形成所述硅通孔光刻層的過程包括:
[0025]步驟SOl:在所述硅片正面沉積一層金屬擴散阻擋層；[0026]步驟S02:在所述阻擋層的保護下，采用所述硅通孔光刻層的版圖通過光刻和刻蝕工藝在硅片正面形成互呈鏡像對稱的所述第一硅通孔陣列和所述第二硅通孔陣列；
[0027]步驟S03:向所述第一硅通孔陣列和所述第二硅通孔陣列中依次沉積阻擋層和填充金屬；
[0028]步驟S04:對所述填充的金屬的頂部表面進行平坦化處理，直至所述硅片正面表面無所述金屬的殘留；
[0029]形成所述測試模塊和引線光刻層的過程包括:
[0030]步驟S05:在所述娃片正面沉積一層介質層；
[0031]步驟S06:將所述測試模塊和引線光刻層的版圖與所述硅通孔光刻層的版圖對準，在所述硅片正面形成所述通孔測試結構中的互呈鏡像對稱的所述第一測試模塊和所述第二測試模塊，以及互呈鏡像對稱的所述若干條第一引線和所述若干條第二引線；
[0032]步驟S07:對所述第一測試模塊、所述第二測試模塊、所述第一引線和所述第二引線進行金屬互連工藝；
[0033]形成所述硅片背面金屬層的過程包括:
[0034]步驟S08:對所述硅片背面進行減薄工藝，直至將所述各個硅通孔底部的金屬暴露出來；
[0035]步驟S09:在所述硅片背面沉積一層金屬層，所述金屬層與所述第一硅通孔陣列中和所述第二硅陣列中的各個硅通孔相接觸，從而形成所述硅通孔測試結構。
[0036]優選地，所述步驟S06，包括:采用所述測試模塊和引線光刻層的版圖，與所述硅通孔光刻層的版圖對準，經光刻和刻蝕工藝，在所述硅片正面上，且在所述硅通孔的頂部表面形成接觸模塊，所述接觸模塊的中心與所述硅通孔的頂部表面的圓心相對準，在所述硅片正面形成所述第一測試模塊和所述第二測試模塊，以及與所述接觸模塊相連接的所述若干條第一引線和所述若干條第二引線；然后，進行所述的金屬互連工藝。
[0037]本發明還提供了一種硅通孔電阻的量測方法，其采用所述的硅通孔測試結構進行量測，具體包括以下步驟:
[0038]步驟AOl:將所述的第一電流施加模塊和所述的第二電流施加模塊與電流源相連接，將所述的第一電壓測試模塊和所述的第二電壓測試模塊與電壓測試儀器相連接；
[0039]步驟A02:利用公式R=NU/2I_R’/2，計算出單個硅通孔的電阻，其中，N為所述的第一硅通孔陣列或所述第二硅通孔陣列中的硅通孔的數量，I為所述電流源的輸出電流，U為所述電壓測試儀器測出的電壓，R’為所述背面金屬層的電阻，R為所述單個硅通孔的電阻。
[0040]本發明的硅通孔測試版圖、硅通孔測試結構、硅通孔測試結構的制備方法、以及硅通孔電阻的量測方法，在硅片正面設計出互為鏡像對稱圖形的第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列，之所以設計呈對稱的兩個硅通孔陣列，是由于在電學測試條件受限的情況下，很難實現從硅片的正面和背面同時施加電壓進行測量，于是，向兩個互為鏡像對稱的硅通孔陣列中的對應的兩個硅通孔施加電壓，背面金屬層作為導通電阻，就相當于將兩個互為鏡像對稱的硅通孔串聯，這樣，只需在硅片正面施加電壓即可進行硅通孔電阻的量測。
[0041]結合模擬電路的等臂分流的設計思路，對于第一或第二硅通孔陣列，將硅通孔以一定的幾何結構排布，利用相同長度和寬度的引線將硅通孔陣列中的各個硅通孔與電流施加模塊相連接，由于各個硅通孔的引線相同，則各個引線電阻也相同，則通過各個支路的電流也相同；再利用引線將硅通孔陣列中的任意一個硅通孔與電壓測試模塊相連接，由于引線電阻相對于測試電壓U的內阻很小，可以認為在引線電阻上基本沒有分壓，這樣，測得的電壓更接近硅通孔的實際電壓，因此，本發明能夠有效地規避引線電阻，從而提高硅通孔電阻的量測精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1為本發明的實施例一的硅通孔測試版圖圖形的示意圖
[0043]圖2為本發明的實施例一的硅通孔光刻層的版圖圖形的示意圖
[0044]圖3為本發明的實施例一的測試模塊和引線光刻層的版圖圖形的示意圖
[0045]圖4為本發明的實施例一的硅通孔測試結構的等效電路原理圖
[0046]圖5為本發明的實施例一的硅通孔測試結構的制備方法的流程示意圖
[0047]圖6為本發明的實施例二的硅通孔測試版圖圖形的示意圖
[0048]圖7為本發明的實施例三的硅通孔測試版圖圖形的示意圖
[0049]圖8為本發明的實施例四的硅通孔測試版圖圖形的示意圖
【具體實施方式】
[0050]為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發明的內容作進一步說明。當然本發明并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護范圍內。
[0051]如前所述，實際測試硅通孔的時候，接觸電阻和引線電阻對硅通孔的電阻量測的影響很大，如果硅通孔電阻測量的偏差很大，將會嚴重影響到后期對硅通孔的開發和應用。因此，需要在進行硅通孔量測的時候，能夠有效地避免接觸電阻的增加和規避引線電阻。本發明以此為目的，設計出了硅通孔測試結構，制備該硅通孔測試結構的版圖，采用該版圖來制備硅通孔測試結構方法，以及采用硅通孔測試結構進行硅通孔電阻的量測方法。本發明中，設計出的硅通孔陣列可以為正三角形陣列、正方形陣列、菱形陣列、扇形陣列、呈中心對稱的六邊形陣列或呈等腰梯形排布的陣列等。
[0052]由于硅通孔的電阻和引線電阻接近，引線電阻的影響不可忽略，如果各個引線電阻不相同，將對測量結果造成影響；本發明采用了模擬電路的等臂分流設計思路，并結合開爾文電阻測試原理，用相同的引線來連接各個硅通孔和各個測試模塊，這樣可以保證流過各個硅通孔的電流密度相同，有效地規避了引線電阻的影響。
[0053]同時，在硅片的背面沉積一層較厚的金屬層，該金屬層的電阻相對于硅通孔的電阻非常低，使得兩個硅通孔陣列能夠從硅片背面以非常低的電阻相互連通，這樣可以保證背面電阻不會占據過大的分壓，而使得硅通孔上的分壓測量不準確；并且背面電阻保持一致，也確保了各個支路電流相同，從而有效規避了引線電阻的影響，并由此設計出了硅通孔陣列的幾何結構圖、以及測試模塊和引線分布圖。
[0054]為了避免傳統測試過程中，在硅片正面和背面同時施加電壓很難實現的問題，本發明在硅片正面設計出互為鏡像對稱分布的硅通孔陣列、互為鏡像對稱分布的測試模塊和引線，這樣，就相當于把本應該從硅片背面與驅動電流接觸的硅通孔底部轉移至硅片正面，在保證設計規則不變的情況下，只需要在硅片正面的兩個對稱的硅通孔陣列上連接電流源和電壓測試儀器。
[0055]在采用本發明的硅通孔測試版圖進行硅通孔測試結構的制備工藝中，采用兩步光刻過程來完成硅通孔層、測試模塊和引線層的制備；在此制備過程中，可以但不限于采用單或雙大馬士革工藝方法來進行制備，本發明對此不作任何要求。
[0056]實施例一
[0057]以下結合附圖1-5對本發明的本實施例的硅通孔測試版圖、硅通孔測試結構及其制備方法、以及硅通孔電阻的量測方法作進一步詳細說明。其中，圖1為本發明的實施例一的硅通孔測試版圖圖形的示意圖，圖2為本發明的實施例一的硅通孔光刻層的版圖圖形的示意圖，圖3為本發明的實施例一的測試模塊和引線光刻層的版圖圖形的示意圖，圖4為本發明的實施例一的硅通孔測試結構的等效電路原理圖，圖5為本發明的實施例一的硅通孔測試結構的制備方法的流程示意圖。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、明晰地達到輔助說明本發明實施例的目的。
[0058]首先，結合附圖1-3對本實施例的硅通孔測試版圖和硅通孔測試結構作詳細說明。
[0059]請參閱附圖1，本實施例中的硅通孔測試版圖包括:硅通孔光刻層的版圖，以及測試模塊和引線光刻層的版圖，將這兩個版圖疊加即可得到本實施例中的硅通孔測試版圖。
[0060]硅通孔光刻層的版圖，請參閱圖2，包括互為鏡像對稱圖形的第一硅通孔陣列圖形I和第二硅通孔陣列圖形2。需要說明的是，本發明中的硅通孔光刻層的版圖中，互為鏡像對稱圖形的第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形可以但不限于為正三角形陣列，還可以為正方形陣列圖形、菱形陣列圖形、扇形陣列圖形、呈中心對稱的六邊形陣列圖形或呈等腰梯形排布的陣列圖形等。本實施例中，第一硅通孔陣列圖形I和第二硅通孔陣列圖形2均呈正三角形陣列圖形，以第一硅通孔陣列圖形I為例，硅通孔V1、V2和V3呈正三角形排布，Vl和V2在同一 X軸方向上，不難理解，Vl和V2的圓心間距是Vl和V3、V2和V3在Y軸方向上的圓心間距的2倍；本發明中，硅通孔的直徑可以為5-20um，可以根據不同的硅通孔尺寸來調整硅通孔之間的圓心間距；本實施例中，硅通孔的直徑為5um，則Vl和V2的水平方向上的圓心間距可以為20um，Vl和V2的豎直方向上的圓心間距可以為Oum ；V1和V3、V2和V3在豎直方向上的圓心間距均為10um，在水平方向上的圓心間距也為10um。由于第二硅通孔陣列圖形2與第一硅通孔陣列圖形I互呈鏡像對稱圖形，那么第二硅通孔陣列圖形2的幾何排布和尺寸均于第一硅通孔陣列圖形I中的硅通孔圖形的排布呈鏡像對稱，這里對第二硅通孔陣列圖形2不再贅述。
[0061]同時，第一硅通孔陣列圖形I和第二硅通孔陣列圖形2的間距越大，硅片背面的金屬串擾就越小，但是由于版圖面積的限制，兩者之間的間距不可能無限大，在本實施例中，第一硅通孔陣列圖形I和第二硅通孔陣列圖形2的間距可以為50um，在圖中為V3和V4之間的距離。
[0062]測試模塊和引線光刻層的版圖，請參閱圖3，包括:互為鏡像對稱圖形的第一測試模塊圖形和第二測試模塊圖形，互為鏡像對稱圖形的若干第一引線圖形3和若干第二引線圖形4 ;第一測試模塊圖形包括第一電流施加模塊圖形5和第一電壓測試模塊圖形6，第二測試模塊圖形包括第二電流施加模塊圖形7和第二電壓測試模塊圖形8 ；
[0063]在本實施例中，測試模塊和引線光刻層的版圖中還包括接觸模塊圖形9，接觸模塊圖形9與硅通孔陣列圖形I和2中的硅通孔圖形一一對應設置，接觸模塊圖形9的中心與這些硅通孔圖形的圓心一一對準，每個接觸模塊圖形9用于將一個硅通孔圖形和與之對應的引線連接起來。本發明中，接觸模塊圖形應覆蓋住硅通孔圖形，接觸模塊圖形的尺寸則應大于硅通孔圖形的尺寸，由于本實施例中硅通孔圖形的直徑為5um，則接觸模塊圖形的長和寬可以均為6um。在本發明中，如果版圖中無接觸模塊圖形，所制備出的硅通孔測試結構仍然可以進行測試，本實施例中設置接觸模塊圖形可以更有利于引線和硅通孔的接觸。
[0064]第一娃通孔陣列圖形I中的各個娃通孔圖形V1、V2和V3,與第一電流施加模塊圖形5通過第一引線圖形3的引線相連接，硅通孔圖形V1、V2和V3中的任意一個通過第一引線圖形3的一條引線與第一電壓測試模塊圖形6相連接；
[0065]第二硅通孔陣列圖形2中的各個硅通孔圖形V4、V5和V6，與第二電流施加模塊圖形7通過第二引線圖形4的引線相連接，硅通孔圖形V4、V5和V6中的任意一個通過第二引線圖形4的一條引線與第二電壓測試模塊圖形8相連接。
[0066]具體的，本實施例中，第一引線圖形3的數目為四條，其中，三條引線分別將硅通孔圖形V1、V2和V3和第一電流施加模塊圖形5相連接，一條引線將硅通孔圖形V2與第一電壓測試模塊圖形6連接起來；第二引線圖形4的數目為四條，其中，三條引線分別將硅通孔圖形V4、V5和V6和第二電流施加模塊圖形7相連接，一條引線將硅通孔圖形V6與第二電壓測試模塊圖形8連接起來。
[0067]本發明中的各條引線圖形均相同，在本實施例中，第一引線圖形3和第二引線圖形4均為相同的引線圖形。這樣可以確保其具有相同的電阻，從而規避了引線電阻對硅通孔電阻量測的影響。本發明中，電流施加模塊可以位于硅通孔陣列的中心線上，則本實施例中，電流施加模塊5和7位于正三角形陣列的中心線上；本發明中，各條引線和各個測試模塊的設計規則需與銅互連工藝兼容，則引線圖形寬度應小于12um，測試模塊圖形的尺寸應小于IOOum;在本實施例中，各條引線圖形的寬度為2um，各個測試模塊圖形的長和寬均為80um。
[0068]需要說明的是，本發明中引線圖形的條數由測試模塊圖形與硅通孔圖形相連接的路徑來確定，比如，在本實施例中，以第一硅通孔陣列圖形和與之相連的第一引線圖形為例，硅通孔圖形V1、V2和V3各自有一條路徑連通到第一電流施加模塊圖形，且硅通孔圖形V2有一條路徑到第一電壓測試模塊圖形，這樣加起來一共有4條路徑，在本實施例中，則稱有4條第一引線圖形；因為這4條路徑的長度相同且寬度也相同，所以，這4條第一引線圖形的長度相同且寬度也相同。相應的，第二硅通孔陣列圖形和與之相連的第二引線圖形也具有相同的規則，且第一引線圖形和第二引線圖形相同，這里不再贅述。
[0069]本實施例中的硅通孔測試結構，采用了上述硅通孔測試版圖經光刻和刻蝕工藝制備而成，其包括:
[0070]在硅片正面具有互呈鏡像對稱排布的第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列；各個硅通孔內填充有金屬，并且該填充金屬的電阻率較低以確保良好的導電性，較佳地，該填充金屬可以為銅或銀；考慮到生產成本，較佳地，可以選擇金屬銅作為填充材料。
[0071]需要說明的是，本發明的互呈鏡像對稱排布的第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列可以但不限于為正三角形陣列，還可以為正方形陣列、菱形陣列、扇形陣列、呈中心對稱的六邊形陣列或呈等腰梯形排布的陣列等。本實施例中，第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列為正三角形陣列。以第一硅通孔陣列為例，硅通孔的直徑可以為5-20um，可以根據不同的硅通孔尺寸來調整硅通孔之間的圓心間距；本實施例中，硅通孔的直徑為5um，正三角形陣列的邊長可以為20um，也即是三個硅通孔兩兩之間的圓心間距為20um。
[0072]在硅片背面具有一層金屬層，用于將第一硅通孔陣列中和第二硅通孔陣列中的第一硅通孔陣列的硅通孔和與之對應的第二硅通孔陣列的硅通孔之間以低電阻并聯；該金屬層沉積于硅片的背面，與第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列的硅通孔底部相連；該金屬層的材料和厚度可以根據實際情況來選擇，厚度應大于3微米，比如金屬層的材料可以為銀合金，厚度為5微米等，本發明對此不作限制。
[0073]在硅片正面還具有互呈鏡像對稱排布的第一測試模塊和第二測試模塊，互呈鏡像對稱排布的若干條第一引線和若干條第二引線；第一測試模塊包括第一電流施加模塊和第一電壓測試模塊，第二測試模塊包括第二電流施加模塊和第二電壓測試模塊；
[0074]第一硅通孔陣列中的各個硅通孔圖形與第一電流施加模塊通過第一引線相連接，第一硅通孔陣列中的任意一個硅通孔與第一電壓測試模塊通過第一引線相連接；
[0075]第二硅通孔陣列中的各個硅通孔與第二電流施加模塊通過第二引線相連接，第二硅通孔陣列中的任意一個硅通孔與第二電壓測試模塊通過第二引線相連接；
[0076]具體的，本實施例中，第一引線為四條，其中，三條引線分別將第一硅通孔陣列中的三個娃通孔和第一電流施加模塊相連接，一條弓I線將第一娃通孔陣列中的任意一個娃通孔與第一電壓測試模塊連接起來；第二引線為四條，其中，三條引線分別將第二硅通孔陣列中的三個硅通孔和第二電流施加模塊相連接，一條引線將第二硅通孔陣列中的任意一個硅通孔與第二電壓測試模塊連接起來。
[0077]在本實施例中，硅通孔測試結構還包括接觸模塊，接觸模塊與硅通孔陣列中的各個硅通孔圖形一一對應設置，接觸模塊的中心與這些硅通孔的圓心一一對準，每個接觸模塊用于將一個硅通孔和相對應的第一引線或第二引線進行連接。本發明中，接觸模塊應覆蓋住硅通孔，接觸模塊的尺寸則應大于硅通孔的尺寸，由于本實施例中硅通孔的直徑為5um，則接觸模塊的長和寬可以均為6um。在本發明中，如果版圖中無接觸模塊，所制備出的硅通孔測試結構仍然可以進行測試，本實施例中設置接觸模塊可以更有利于引線和硅通孔的接觸。
[0078]本發明中的各條弓丨線均相同，在本實施例中，第一引線3和第二引線4均為相同的引線。這樣可以確保其具有相同的電阻，從而規避了引線電阻對硅通孔電阻量測的影響。本發明中，電流施加模塊可以位于硅通孔陣列的中心線上,則本實施例中，電流施加模塊5和7位于正三角形陣列的中心線上；本發明中，引線和測試模塊的設計規則需與銅互連工藝兼容，則引線寬度應小于12um，測試模塊尺寸應小于IOOum;本實施例中，第一和第二引線的寬度為2um，各個測試模塊的長和寬均為80um。
[0079]以下結合附圖5，對本實施例的硅通孔測試結構的制備方法作詳細說明。
[0080]本實施例中，采用上述硅通孔測試版圖來制備上述硅通孔測試結構的方法，包括依次形成:硅通孔光刻層、測試模塊和引線光刻層、以及硅片背面金屬層三個過程，其中，
[0081]形成硅通孔光刻層的過程包括:
[0082]步驟SOl:在硅片正面沉積一層金屬擴散阻擋層；
[0083]具體的，這里的阻擋層的材料可以但不限于為氮化硅，沉積的方法可以但不限于為化學氣相沉積法，還可以為濺射法等。
[0084]步驟S02:在阻擋層的保護下，采用硅通孔光刻層的版圖通過光刻和刻蝕工藝在硅片正面形成互呈鏡像對稱分布的第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列；
[0085]具體的，本實施例中，光刻和刻蝕工藝的具體參數可以根據實際工藝要求來設定，所形成的第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列的排布與上述的硅通孔測試結構中的相同，在此不再贅述。
[0086]步驟S03:向第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列中依次沉積阻擋層和填充金屬；
[0087]步驟S04:對填充的金屬頂部表面進行平坦化處理，直至硅片正面表面無金屬殘留;
[0088]具體的，本實施例中，填充金屬可以但不限于為金屬銅，步驟S03和步驟S04的整個過程可以但不限于包括:介質層沉積、阻擋層沉積、籽晶層沉積、銅電鍍和化學機械拋光；為了實現各個硅通孔之間相互電隔離，本發明中對填充的金屬頂部表面進行平坦化處理，直至硅片正面表面無殘留金屬。這里需要說明的是，在實現硅通孔之間電隔離的同時，硅通孔中填充金屬的頂部與硅片正面表面并不要求完全相平齊，有可能填充金屬的頂部低于硅片正面表面，并且由于平坦化處理工藝的限制，平坦化后各個硅通孔內的填充金屬的高度也有可能不相同。在本發明中，填充金屬還可以為銀等其它電阻率較小的金屬。本發明中，第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列均為正三角形陣列，本實施例中，硅通孔的直徑為5um，正三角形陣列的邊長可以為20um，也即是三個硅通孔兩兩之間的圓心間距為20um。
[0089]形成測試模塊和引線光刻層的過程包括:
[0090]步驟S05:在娃片正面沉積一層介質層；
[0091 ] 具體的，本實施例中，該介質層的材料可以但不限于為二氧化硅，較佳的，可以為摻雜二氧化硅；介質層的沉積可以但不限于采用化學氣相沉積工藝。
[0092]步驟S06:將測試模塊和引線光刻層的版圖與硅通孔光刻層的版圖對準，在硅片正面形成通孔測試結構中的互呈鏡像對稱排布的第一測試模塊和第二測試模塊，以及互呈鏡像對稱排布的若干條第一引線和若干條第二引線；
[0093]本實施例中，第一測試模塊包括第一電流施加模塊和第一電壓測試模塊，第二測試模塊包括第二電流施加模塊和第二電壓測試模塊。采用的測試模塊和引線光刻層的版圖中還包括接觸模塊圖形；則步驟S05的具體過程為:
[0094]首先，將測試模塊和引線光刻層的版圖圖形與硅通孔光刻層的版圖對準；這是由于測試模塊和引線光刻層的版圖圖形和硅通孔光刻層的版圖圖形疊加才能形成硅通孔測試圖形，因此，這里可以采用常規的套刻工藝來實現兩個版圖的對準，比如，在硅通孔光刻層的版圖和測試模塊和引線光刻層的版圖中設計套刻標記，利用套刻標記將兩個版圖對準，從而實現上述硅通孔測試結構中的各個測試模塊、引線和硅通孔陣列的位置關系；需說明的是，在本發明中，對硅通孔光刻層版圖、測試模塊和引線光刻層的版圖中的套刻標記等不作任何限制，凡是能夠實現套刻工藝的方法都可以應用于本發明中。
[0095]然后，采用測試模塊和引線光刻層的版圖，經光刻和刻蝕工藝，在硅片正面上，且在硅通孔的頂部表面形成接觸模塊，接觸模塊的中心與硅通孔的頂部表面的圓心相對準，在硅片正面形成第一測試模塊和第二測試模塊，以及與接觸模塊相連接的若干條第一引線和若干條第二引線；本發明中，各個測試模塊和引線的位置關系與上述的硅通孔測試結構中的位置關系相同。本實施例中，電流施加模塊位于正三角形陣列的中心線上。三條第一引線分別將第一硅通孔陣列中三個硅通孔上的三個接觸模塊與第一電流施加模塊連接起來，一條第一引線將該三個接觸模塊中的一個與第一電壓測試模塊連接起來；三條第二引線分別將第二硅通孔陣列中三個硅通孔上的三個接觸模塊與第二電流施加模塊連接起來，一條第二引線將該三個接觸模塊中的一個與第二電壓測試模塊連接起來；
[0096]步驟S07:對第一測試模塊、第二測試模塊、第一引線和第二引線進行金屬互連工藝；
[0097]具體的，本實施例中，金屬互連工藝中填充的金屬可以但不限于為金屬銅，金屬互連工藝可以但不限于包括:阻擋層沉積、籽晶層沉積、銅電鍍和化學機械拋光。本實施例中形成的測試模塊和引線與上述硅通孔測試結構中的相同，對各個測試模塊和各條引線的尺寸、以及形狀這里不再贅述。
[0098]形成硅片背面金屬層的過程包括:
[0099]步驟S08:對硅片背面進行減薄工藝，直至將各個硅通孔底部的金屬暴露出來；
[0100]步驟S09:在硅片背面沉積一層金屬層，金屬層與第一硅通孔陣列中和第二硅陣列中的各個硅通孔相接觸，從而形成硅通孔測試結構。
[0101]具體的，本實施例中，可以但不限于采用物理氣相沉積法在硅片背面沉積一層金屬層，該金屬層的材料可以但不限于為銀合金，該層金屬層的厚度應大于3微米，這樣可以保證金屬層的電阻很小，因為背面金屬層相當于兩個硅通孔陣列之間且與電壓測試模塊、電流施加模塊相連的硅通孔的電導線。
[0102]在本發明中，還提供了一種硅通孔電阻的量測方法，其特點是采用了本發明的硅通孔測試結構進行電阻量測，接下來，具體介紹該方法在本實施例中的應用，但這不用于限制本發明的保護范圍。
[0103]本實施例中，采用上述的硅通孔測試結構進行量測，具體包括以下步驟:
[0104]步驟AOl:將第一電流施加模塊和第二電流施加模塊與電流源相連接，將第一電壓測試模塊和第二電壓測試模塊與電壓測試儀器相連接；
[0105]這里，為了確保各個支路具有穩定的電流，電流源應采用恒流源；由于本發明中的硅通孔電阻比較小，為了能夠實現準確的量測，電壓測試儀器應采用精密電壓計。
[0106]步驟A02:利用公式R=NU/2I_R’/2，計算出單個硅通孔的電阻，其中，N為第一硅通孔陣列或第二硅通孔陣列中的硅通孔的數量，I為電流源的輸出電流，U為電壓測試儀器測出的電壓，R’為背面金屬層的電阻，R為單個硅通孔的電阻。
[0107]具體的，本實施例中，硅通孔陣列中的硅通孔數量N為3，則可以套用公式R=3U/21-R’ /2，采用此公式的原理如下所述:
[0108]請參閱圖4，本實施例的等效電路原理圖中，定義任意單個硅通孔的電阻及接觸電阻之和為R，硅片背面兩個硅通孔陣列之間的金屬電阻為R’，引線及測試設備阻抗為r，所施加的總電流為I，所量測的電壓為U。由于硅通孔陣列中各個硅通孔的引線長度保持一致，各個支路的r 相同，在背面金屬厚度足夠厚的前提下，各個支路的R’基本相同，因此，各個支路的電流也相同，即I1=I2=I3=IZ^15眾所周知，電壓計一般可視為阻抗無容大，電壓計支路基本沒有電流經過，電壓計支路的r基本沒有分壓，因此，電壓計所測得的電壓U基本為實際的硅通孔上壓降，其包含兩個硅通孔電阻R和背面金屬電阻R’。背面金屬電阻R’可以通過已知金屬材料電阻率和厚度來計算得到，或直接在硅片背面進行金屬電阻測量得到。最后，可以通過計算得到單個硅通孔的電阻R，計算公式為R=3U/21-R’ /2。
[0109]當然，在本發明中的其它實施例中，原理同上，忽略各支路的引線及測試設備阻抗r，所測得的電壓即為各支路的兩個硅通孔和背面金屬層的總電壓，然后即可利用公式R=NU/21-R’ /2，將單個硅通孔的電阻計算出來，比如當N為4時，則可以套用公式R=4U/21-R’ /2 等。
[0110]需要說明的是，在本發明的量測過程中，可以對于同一硅通孔陣列的各個硅通孔進行上述電阻的量測，最后求出平均值，得到更為精確的硅通孔電阻值；當然，這就需要針對同一硅通孔陣列光刻層的版圖，設計出不同的測試模塊和引線光刻層的版圖，從而將同一硅通孔陣列中的各個硅通孔的電阻都測量出來。
[0111]實施例二
[0112]在本實施例中，以硅通孔陣列為正方形陣列為例進行說明，本實施例中的硅通孔測試版圖中與實施例一中的硅通孔測試版圖的區別在于硅通孔陣列的幾何排布不同，從而使得測試模塊和引線的排布也發生了變化；相應的，本實施例中的硅通孔測試結構和實施例一中的硅通孔測試結構區別也在于硅通孔陣列的幾何排布不同，從而使得測試模塊和引線的排布也相應發生了變化；然在本實施例中，對硅通孔測試結構進行制備的過程與實施例一中的步驟相同，因此，在本實施例中，對硅通孔測試版圖作進一步詳細說明，對硅通孔測試結構及其制備方法不再進行贅述。
[0113]請參閱圖6，本實施例中的硅通孔測試版圖包括:硅通孔光刻層的版圖，以及測試模塊和引線光刻層的版圖，將這兩個版圖疊加即可得到本實施例中的硅通孔測試版圖。
[0114]硅通孔光刻層的版圖，包括互為鏡像對稱圖形的第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形。本實施例中，第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形均呈正方形陣列，以第一硅通孔陣列圖形為例，硅通孔VI1、V12、V13和V14呈正方形排布，本發明中，硅通孔的直徑可以為5-20um，可以根據不同的硅通孔尺寸來調整硅通孔之間的圓心間距；本實施例中，硅通孔的直徑為5um，則正方形陣列的邊長可以為20um，具體為:V11和V12、V13和V14的X軸方向上的圓心間距可以為20um，Vl和V2、V13和V14的Y軸方向上的圓心間距可以為Oum5Vll和V13、V12和V14在Y軸方向上的圓心間距均為20um，在X軸方向上的圓心間距為Oum。由于第二硅通孔陣列圖形與第一硅通孔陣列圖形互呈鏡像對稱圖形，那么第二硅通孔陣列圖形的幾何排布和尺寸均于第一硅通孔陣列圖形中的硅通孔圖形的排布呈鏡像對稱，這里對第二硅通孔陣列圖形不再贅述。
[0115]同時，第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形的間距越大，硅片背面的金屬串擾就越小，但是由于版圖面積的限制，兩者之間的間距不可能無限大，在本實施例中，第一娃通孔陣列圖形和第二娃通孔陣列圖形的間距可以為50um,在圖中為V13和V15之間的距離。
[0116]測試模塊和引線光刻層的版圖，包括:互為鏡像對稱圖形的第一測試模塊圖形和第二測試模塊圖形，互為鏡像對稱圖形的若干條第一引線圖形和若干條第二引線圖形；第一測試模塊圖形包括第一電流施加模塊圖形和第一電壓測試模塊圖形，第二測試模塊圖形包括第二電流施加模塊圖形和第二電壓測試模塊圖形；
[0117]在本實施例中，測試模塊和引線光刻層的版圖中還包括接觸模塊圖形，接觸模塊圖形與兩個硅通孔陣列圖形中的硅通孔圖形一一對應設置，接觸模塊圖形的中心與這些硅通孔圖形的圓心一一對準，每個接觸模塊圖形用于將一個硅通孔圖形和與之對應的引線圖形連接起來。本發明中，接觸模塊圖形應覆蓋住硅通孔圖形，接觸模塊圖形的尺寸則應大于硅通孔圖形的尺寸，由于本實施例中硅通孔圖形的直徑為5um，則接觸模塊圖形的長和寬可以均為6um。在本發明中，如果版圖中無接觸模塊圖形，所制備出的硅通孔測試結構仍然可以進行測試，本實施例中設置接觸模塊圖形可以更有利于引線和硅通孔的接觸。
[0118]第一硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形VI1、V12、V13和V14，與第一電流施加模塊圖形通過第一引線圖形的引線相連接，硅通孔圖形VI1、V12、V13和V14中的任意一個通過第一引線圖形與第一電壓測試模塊圖形相連接；
[0119]第二硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形V15、V16、V17和V18，與第二電流施加模塊圖形通過第二引線圖形的引線相連接，硅通孔圖形V15、V16、V17和V18中的任意一個通過第二引線圖形與第二電壓測試模塊圖形相連接。
[0120]具體的，本實施例中，第一引線圖形的數目為五條，其中，四條引線分別將硅通孔圖形V11、V12、V13和V14和第一電流施加模塊圖形相連接，一條引線將硅通孔圖形V12與第一電壓測試模塊圖形連接起來；第二引線圖形的數目為五條，其中，四條引線分別將硅通孔圖形V15、V16、V17和V18和第二電流施加模塊圖形相連接，一條引線將硅通孔圖形V18與第二電壓測試模塊圖形連接起來。本實施例中，電流施加模塊位于正方形陣列的中心線上。
[0121]本發明中的各條引線均相同，在本實施例中，第一引線圖形和第二引線圖形均為相同的引線圖形，這樣可以確保測試模塊圖形到與之相連的硅通孔圖形的距離相同，從而確保各條引線具有相同的電阻，從而規避了引線電阻對硅通孔電阻量測的影響。本發明中，引線和測試模塊的設計規則需與銅互連工藝兼容，則引線圖形寬度應小于12um，測試模塊尺寸應小于IOOum ;本實施例中，引線圖形的寬度為2um，測試模塊圖形的長和寬均為80um。
[0122]需要說明的是，本發明中引線圖形的條數由測試模塊圖形與硅通孔圖形相連接的路徑來確定，比如，在本實施例中，以第一硅通孔陣列圖形和與之相連的第一引線圖形為例，硅通孔圖形V11、V12、V13和V14各自有一條路徑連通到第一電流施加模塊圖形，且硅通孔圖形V12有一條路徑到第一電壓測試模塊圖形，這樣加起來一共有5條路徑，在本實施例中，則稱第一引線圖形有5條；因為這5條路徑的長度相同且寬度也相同，所以，第一引線圖形的長度相同且寬度也相同。相應的，第二硅通孔陣列圖形和與之相連的第二引線圖形也具有相同的規則，且第一引線圖形和第二引線圖形的寬度相同且長度相同，這里不再贅述。
[0123]實施例三
[0124]在本實施例中，以硅通孔陣列為呈中心對稱的六邊形陣列為例進行說明，本實施例中的硅通孔測試版圖中與實施例一中的硅通孔測試版圖的區別在于硅通孔陣列的幾何排布不同，從而使得測試模塊和引線的排布也發生了變化；相應的，本實施例中的硅通孔測試結構和實施例一中的硅通孔測試結構區別也在于硅通孔陣列的幾何排布不同，從而使得測試模塊和引線的排布也相應發生了變化；然在本實施例中，對硅通孔測試結構進行制備的過程與實施例一中的步驟相同，因此，在本實施例中，對硅通孔測試版圖作進一步詳細說明，對硅通孔測試結構及其制備方法不再進行贅述。
[0125]請參閱圖7，本實施例中的硅通孔測試版圖包括:硅通孔光刻層的版圖，以及測試模塊和引線光刻層的版圖，將這兩個版圖疊加即可得到本實施例中的硅通孔測試版圖。
[0126]硅通孔光刻層的版圖，包括互為鏡像對稱圖形的第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形。本實施例中，第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形為六邊形陣列且為中心對稱圖形，以第一硅通孔陣列圖形為例，硅通孔V21、V22、V23、V24、V25和V26呈中心對稱的六邊形排布，本發明中，硅通孔的直徑可以為5-20um，可以根據不同的硅通孔尺寸來調整硅通孔之間的圓心間距；由于第二硅通孔陣列圖形與第一硅通孔陣列圖形互呈鏡像對稱圖形，那么第二硅通孔陣列圖形的幾何排布和尺寸均于第一硅通孔陣列圖形中的硅通孔圖形的排布呈鏡像對稱，這里對第二硅通孔陣列圖形不再贅述。
[0127]同時，第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形的間距越大，硅片背面的金屬串擾就越小，但是由于版圖面積的限制，兩者之間的間距不可能無限大，在本實施例中，第一娃通孔陣列圖形和第二娃通孔陣列圖形的間距可以為50um,在圖中為V26和V211之間的距離。
[0128]測試模塊和引線光刻層的版圖，包括:互為鏡像對稱圖形的第一測試模塊圖形和第二測試模塊圖形，互為鏡像對稱圖形的若干條第一引線圖形和若干條第二引線圖形；第一測試模塊圖形包括第一電流施加模塊圖形和第一電壓測試模塊圖形，第二測試模塊圖形包括第二電流施加模塊圖形和第二電壓測試模塊圖形；
[0129]在本實施例中，測試模塊和引線光刻層的版圖中還包括接觸模塊圖形，接觸模塊圖形與兩個硅通孔陣列圖形中的硅通孔圖形一一對應設置，接觸模塊圖形的中心與這些硅通孔圖形的圓心一一對準，每個接觸模塊圖形用于將一個硅通孔圖形和與之對應的引線連接起來。本發明中，接觸模塊圖形應覆蓋住硅通孔圖形，接觸模塊圖形的尺寸則應大于硅通孔圖形的尺寸，由于本實施例中硅通孔圖形的直徑為5um，則接觸模塊圖形的長和寬可以均為6um。在本發明中，如果版圖中無接觸模塊圖形，所制備出的硅通孔測試結構仍然可以進行測試，本實施例中設置接觸模塊圖形可以更有利于引線和硅通孔的接觸。
[0130]第一硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形V21、V22、V23、V24、V25和V26，與第一電流施加模塊圖形通過第一弓丨線圖形相連接，硅通孔圖形V21、V22、V23、V24、V25和V26中的任意一個通過第一引線圖形與第一電壓測試模塊圖形相連接；
[0131]第二硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形V27、V28、V29、V210、V211和V212，與第二電流施加模塊圖形通過第二引線圖形相連接，硅通孔圖形V27、V28、V29、V210、V211和V212中的任意一個通過第二引線圖形與第二電壓測試模塊圖形相連接。
[0132]具體的，本實施例中，第一引線圖形的數目為7條，其中，6條引線分別將硅通孔圖形V21、V22、V23、V24、V25、V26和第一電流施加模塊圖形相連接，一條引線將硅通孔圖形V22與第一電壓測試模塊圖形連接起來；第二引線圖形的數目為7條，其中，6條引線分別將硅通孔圖形V27、V28、V29、V210、V211和V212和第二電流施加模塊圖形相連接，一條引線將硅通孔圖形V28與第二電壓測試模塊圖形連接起來。本實施例中，電流施加模塊位于呈中心對稱分布的六邊形陣列的中心線上。
[0133]本發明中的各條引線均相同，在本實施例中，第一引線圖形和第二引線圖形均為相同的引線圖形，這樣可以確保測試模塊圖形到與之相連的硅通孔圖形的距離相同，從而確保各條引線具有相同的電阻，從而規避了引線電阻對硅通孔電阻量測的影響。本發明中，引線和測試模塊的設計規則需與銅互連工藝兼容，則引線圖形寬度小于12um，測試模塊圖形尺寸小于lOOum。
[0134]需要說明的是，本發明中引線圖形的條數由測試模塊圖形與硅通孔圖形相連接的路徑來確定，比如，在本實施例中，以第一硅通孔陣列圖形和與之相連的第一引線圖形為例，硅通孔圖形V21、V22、V23、V24、V25和V26各自有一條路徑連通到第一電流施加模塊圖形，且硅通孔圖形V22有一條路徑到第一電壓測試模塊圖形，這樣加起來一共有7條路徑，在本發明的本實施例中，則稱第一引線圖形有7條；因為這7條路徑的長度相同且寬度也相同，所以，這7條第一引線圖形的長度相同且寬度也相同。相應的，第二硅通孔陣列圖形和與之相連的第二引線圖形也具有相同的規則，且第一引線圖形和第二引線圖形相同，這里不再贅述。
[0135]實施例四
[0136]在本實施例中，以硅通孔陣列呈等腰梯形陣列排布為例進行說明，本實施例中的硅通孔測試版圖中與實施例一中的硅通孔測試版圖的區別在于硅通孔陣列的幾何排布不同，從而使得測試模塊和引線的排布也發生了變化；相應的，本實施例中的硅通孔測試結構和實施例一中的硅通孔測試結構區別也在于硅通孔陣列的幾何排布不同，從而使得測試模塊和引線的排布也相應發生了變化；然在本實施例中，對硅通孔測試結構進行制備的過程與實施例一中的步驟相同，因此，在本實施例中，對硅通孔測試版圖作進一步詳細說明，對硅通孔測試結構及其制備方法不再進行贅述。
[0137]請參閱圖8，本實施例中的硅通孔測試版圖包括:硅通孔光刻層的版圖，以及測試模塊和引線光刻層的版圖，將這兩個版圖疊加即可得到本實施例中的硅通孔測試版圖。
[0138]硅通孔光刻層的版圖，包括互為鏡像對稱圖形的第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形。本實施例中，第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形為等腰梯形，以第一硅通孔陣列圖形為例，硅通孔V31、V32、V33、V34、V35、V36、V37、和V38兩兩為一組后呈等腰梯形排布，本發明中，硅通孔的直徑可以為5-20um，可以根據不同的硅通孔尺寸來調整硅通孔之間的圓心間距；由于第二硅通孔陣列圖形與第一硅通孔陣列圖形互呈鏡像對稱圖形，那么第二硅通孔陣列圖形的幾何排布和尺寸均于第一硅通孔陣列圖形中的硅通孔圖形的排布呈鏡像對稱，這里對第二硅通孔陣列圖形不再贅述。
[0139]同時，第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形的間距越大，硅片背面的金屬串擾就越小，但是由于版圖面積的限制，兩者之間的間距不可能無限大，在本實施例中，第一娃通孔陣列圖形和第二娃通孔陣列圖形的間距可以為50um,在圖中為V35和V311之間的距離。
[0140]測試模塊和引線光刻層的版圖，包括:互為鏡像對稱圖形的第一測試模塊圖形和第二測試模塊圖形，互為鏡像對稱圖形的第一引線圖形和第二引線圖形；第一測試模塊圖形包括第一電流施加模塊圖形和第一電壓測試模塊圖形，第二測試模塊圖形包括第二電流施加模塊圖形和第二電壓測試模塊圖形；
[0141]在本實施例中，測試模塊和引線光刻層的版圖中還包括接觸模塊圖形，接觸模塊圖形與兩個硅通孔陣列圖形中的硅通孔圖形一一對應設置，接觸模塊圖形的中心與這些硅通孔圖形的圓心一一對準，每個接觸模塊圖形用于將一個硅通孔圖形和與之對應的引線連接起來。本發明中，接觸模塊圖形應覆蓋住硅通孔圖形，接觸模塊圖形的尺寸則應大于硅通孔圖形的尺寸，由于本實施例中硅通孔圖形的直徑為5um，則接觸模塊圖形的長和寬可以均為6um。在本發明中，如果版圖中無接觸模塊圖形，所制備出的硅通孔測試結構仍然可以進行測試，本實施例中設置接觸模塊圖形可以更有利于引線和硅通孔的接觸。
[0142]第一硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形V31、V32、V33、V34、V35、V36、V37、和V38，與第一電流施加模塊圖形通過第一引線圖形的引線相連接，硅通孔圖形V31、V32、V33、V34、V35、V36、V37、和V38中的任意一個通過第一引線圖形的一條引線與第一電壓測試模塊圖形相連接；
[0143]第二硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形V39、V310、V311、V312、V313、V314、V315、和V316，與第二電流施加模塊圖形通過第二引線圖形的引線相連接，硅通孔圖形V39、V310、V311、V312、V313、V314、V315、和V316中的任意一個通過第二引線圖形的一條引線與第二電壓測試模塊圖形相連接。
[0144]具體的，本實施例中，第一引線圖形的數目為9條，其中，8條引線分別將硅通孔圖形V31、V32、V33、V34、V35、V36、V37、V38和第一電流施加模塊圖形相連接，一條引線將硅通孔圖形V34與第一電壓測試模塊圖形連接起來；與第一引線圖形相對應，第二引線圖形的數目為9條，其中，8條引線分別將硅通孔圖形￥39、￥310、￥311、￥312、￥313、￥314、￥315、和V316和第二電流施加模塊圖形相連接，一條引線將硅通孔圖形V316與第二電壓測試模塊圖形連接起來。本實施例中，電流施加模塊位于等腰梯形陣列的中心線上。
[0145]本發明中的各條引線圖形均相同，在本實施例中，第一引線圖形和第二引線圖形均為相同的引線圖形，這樣可以確保測試模塊圖形到與之相連的硅通孔圖形的距離相同，從而確保各條引線具有相同的電阻，從而規避了引線電阻對硅通孔電阻量測的影響。本發明中，引線和測試模塊的設計規則需與銅互連工藝兼容，則引線圖形寬度小于12um，測試模塊圖形尺寸小于lOOum。 [0146]需要說明的是，本發明中引線圖形的條數由測試模塊圖形與硅通孔圖形相連接的路徑來確定，比如，在本實施例中，以第一硅通孔陣列圖形和與之相連的第一引線圖形為例，8個硅通孔圖形各自有一條路徑連通到第一電流施加模塊圖形，且硅通孔圖形V34有一條路徑到第一電壓測試模塊圖形，這樣加起來一共有9條路徑，在本發明的本實施例中，則稱第一引線圖形的數目為9條；因為這9條路徑的長度相同且寬度也相同，所以，這9條第一引線圖形的長度相同且寬度也相同。相應的，第二硅通孔陣列圖形和與之相連的第二引線圖形也具有相同的規則，且第一引線圖形和第二引線圖形相同，這里不再贅述。
[0147]綜上所述，本發明的硅通孔測試版圖、硅通孔測試結構、硅通孔測試結構的制備方法、以及硅通孔電阻的量測方法，采用模擬電路的等臂分流的設計思路，利用相同長度和寬度的引線將硅通孔陣列中的各個硅通孔與電流施加模塊相連接，再利用相同的引線將硅通孔陣列中的任意一個硅通孔與電壓測試模塊相連接，確保了各個硅通孔支路的電阻相同；在硅片正面設計出互為鏡像對稱排布的第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列，在硅片背面沉積一層金屬層，從而只需在硅片正面施加電壓即可進行電阻的量測，有效的規避了引線電阻，提高了硅通孔的電阻量測精度，為后期的硅通孔的應用和開發提供了有利的數據支持。
[0148]雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然所述實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發明所主張的保護范圍應以權利要求書所述為準。
【權利要求】
1.一種硅通孔測試版圖，其特征在于，由硅通孔光刻層的版圖與測試模塊和引線光刻層的版圖疊加形成，其中， 所述硅通孔光刻層的版圖包括互為鏡像對稱圖形的第一硅通孔陣列圖形和第二硅通孔陣列圖形； 所述測試模塊和引線光刻層的版圖包括:互為鏡像對稱圖形的第一測試模塊圖形和第二測試模塊圖形，互為鏡像對稱圖形的若干條第一引線圖形和若干條第二引線圖形；所述第一測試模塊圖形包括第一電流施加模塊圖形和第一電壓測試模塊圖形，所述第二測試模塊圖形包括第二電流施加模塊圖形和第二電壓測試模塊圖形；其中， 所述第一硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形與所述第一電流施加模塊圖形通過所述第一引線圖形相連接，所述第一硅通孔陣列圖形中的任意一個硅通孔圖形與所述第一電壓測試模塊圖形通過所述第一引線圖形相連接； 所述第二硅通孔陣列圖形中的各個硅通孔圖形與所述第二電流施加模塊圖形通過所述第二引線圖形相連接，所述第二硅通孔陣列圖形中的任意一個硅通孔圖形與所述第二電壓測試模塊圖形通過所述第二引線圖形相連接； 所述第一引線圖形和所述第二引線圖形相同。
2.根據權利要求1所述的硅通孔測試版圖，其特征在于，所述硅通孔測試版圖還包括接觸模塊圖形，所述接觸模塊圖形與所述硅通孔圖形一一對應設置，所述接觸模塊圖形的中心與所述硅通孔圖形的圓心一一對準，每個所述接觸模塊圖形用于將一個所述硅通孔圖形和與之對應的所述引線圖形相連接。
3.根據權利要求2所述的硅通孔測試版圖，其特征在于，所述接觸模塊圖形設置于所述測試模塊和引線光刻層的版圖圖形中。
4.根據權利要求1所述的硅通孔測試版圖，其特征在于，所述第一或第二硅通孔陣列圖形為正三角形陣列圖形、正方形陣列圖形、菱形陣列圖形、扇形陣列圖形、呈中心對稱的六邊形陣列圖形或呈等腰梯形排布的陣列圖形。
5.一種采用權利要求1所述的硅通孔測試版圖形成的硅通孔測試結構，其特征在于，包括: 在硅片正面具有互呈鏡像對稱的第一硅通孔陣列和第二硅通孔陣列； 在硅片背面具有一層金屬層，用于將所述第一硅通孔陣列中和所述第二硅通孔陣列中的硅通孔以低電阻相連通； 在硅片正面還具有互呈鏡像對稱的第一測試模塊和第二測試模塊，互呈鏡像對稱的若干條第一引線和若干條第二引線；所述第一測試模塊包括第一電流施加模塊和第一電壓測試模塊，所述第二測試模塊包括第二電流施加模塊和第二電壓測試模塊；其中， 所述第一硅通孔陣列中的各個硅通孔與所述第一電流施加模塊通過所述第一引線相連接，所述第一硅通孔陣列中的任意一個硅通孔與所述第一電壓測試模塊通過所述第一引線相連接； 所述第二硅通孔陣列中的各個硅通孔與所述第二電流施加模塊通過所述第二引線相連接，所述第二硅通孔陣列中的任意一個硅通孔與所述第二電壓測試模塊通過所述第二引線相連接； 所述若干條第一引線和所述若干條第二引線相同。
6.根據權利要求5所述的硅通孔測試結構，其特征在于，所述硅通孔測試結構還包括接觸模塊，所述接觸模塊與所述硅通孔一一對應設置，所述接觸模塊的中心與所述硅通孔的圓心一一對準，每個所述接觸模塊用于將一個所述硅通孔，和相對應的所述第一引線或所述第二引線進行連接。
7.根據權利要求5所述的硅通孔測試結構，其特征在于，所述第一或第二硅通孔陣列為正三角形陣列、正方形陣列、菱形陣列、扇形陣列、呈中心對稱的六邊形陣列、呈等腰梯形排布的陣列。
8.一種采用權利要求1所述的硅通孔測試版圖來制備上述權利要求5所述硅通孔測試結構的方法，其特征在于，包括依次形成硅通孔光刻層、測試模塊和引線光刻層、以及硅片背面金屬層三個過程，其中， 形成所述硅通孔光刻層的過程包括: 步驟SOl:在所述硅片正面沉積一層金屬擴散阻擋層； 步驟S02:在所述阻擋層的保護下，采用所述硅通孔光刻層的版圖通過光刻和刻蝕工藝在硅片正面形成互呈鏡像對稱的所述第一硅通孔陣列和所述第二硅通孔陣列； 步驟S03:向所述第一硅通孔陣列和所述第二硅通孔陣列中依次沉積阻擋層和填充金屬； 步驟S04:對所述填 充的金屬的頂部表面進行平坦化處理，直至所述硅片正面表面無所述金屬的殘留； 形成所述測試模塊和引線光刻層的過程包括: 步驟S05:在所述娃片正面沉積一層介質層； 步驟S06:將所述測試模塊和引線光刻層的版圖與所述硅通孔光刻層的版圖對準，在所述硅片正面形成所述通孔測試結構中的互呈鏡像對稱的所述第一測試模塊和所述第二測試模塊，以及互呈鏡像對稱的所述若干條第一引線和所述若干條第二引線； 步驟S07:對所述第一測試模塊、所述第二測試模塊、所述第一引線和所述第二引線進行金屬互連工藝； 形成所述硅片背面金屬層的過程包括: 步驟S08:對所述硅片背面進行減薄工藝，直至將所述各個硅通孔底部的金屬暴露出來； 步驟S09:在所述硅片背面沉積一層金屬層，所述金屬層與所述第一硅通孔陣列中和所述第二硅陣列中的各個硅通孔相接觸，從而形成所述硅通孔測試結構。
9.根據權利要求8所述的硅通孔測試結構的制備方法，其特征在于，所述步驟S06，包括:采用所述測試模塊和引線光刻層的版圖，與所述硅通孔光刻層的版圖對準，經光刻和刻蝕工藝，在所述硅片正面上，且在所述硅通孔的頂部表面形成接觸模塊，所述接觸模塊的中心與所述硅通孔的頂部表面的圓心相對準，在所述硅片正面形成所述第一測試模塊和所述第二測試模塊，以及與所述接觸模塊相連接的所述若干條第一引線和所述若干條第二引線；然后，進行所述的金屬互連工藝。
10.一種采用權利要求5-7任意一項所述的硅通孔測試結構進行硅通孔電阻的量測的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟AOl:將所述的第一電流施加模塊和所述的第二電流施加模塊與電流源相連接，將所述的第一電壓測試模塊和所述的第二電壓測試模塊與電壓測試儀器相連接； 步驟A02:利用公式R=NU/21-R’ /2，計算出單個硅通孔的電阻，其中，N為所述的第一硅通孔陣列或所述第二硅通孔陣列中的硅通孔的數量，I為所述電流源的輸出電流，U為所述電壓測試儀器測出的電壓， R’為所述背面金屬層的電阻，R為所述單個硅通孔的電阻。
【文檔編號】H01L23/544GK103794598SQ201410071731
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】林宏 申請人:上海集成電路研發中心有限公司