CN103630802B - 基于soi衬底的tsv通孔绝缘层测试结构 - Google Patents
基于soi衬底的tsv通孔绝缘层测试结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103630802B CN103630802B CN201310541385.8A CN201310541385A CN103630802B CN 103630802 B CN103630802 B CN 103630802B CN 201310541385 A CN201310541385 A CN 201310541385A CN 103630802 B CN103630802 B CN 103630802B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tsv
- ohmic contact
- insulation course
- test
- point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 104
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 31
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 29
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 20
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- VJJVVKGSBWRFNP-UHFFFAOYSA-N [O].[Si](=O)=O Chemical compound [O].[Si](=O)=O VJJVVKGSBWRFNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于SOI衬底的TSV通孔绝缘层测试结构，在顶层硅正面和底层硅背面分别制作一号和二号欧姆接触测试点，每个欧姆接触测试点包括一个重掺杂有源区和一个铝金属压焊点，测试时，一号直流可变电压源串接一号电流电压表后通过金属探针串接TSV铜柱和一号欧姆接触测试点的铝金属压焊点；二号直流可变电压源串接二号电流电压表后通过金属探针串接TSV铜柱与二号欧姆接触测试点的铝金属压焊点。本发明不仅可以实现完整的TSV通孔绝缘层测试，整体评估TSV通孔绝缘层质量，还可有效的判断出顶、底两部分TSV通孔绝缘层缺陷存在区域，方便筛除TSV通孔有缺陷的晶圆，增加SOI立体集成器件可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及微电子技术领域。
背景技术
TSV通孔绝缘层质量好坏对立体集成工艺质量及器件可靠性影响巨大，通过设计TSV绝缘层测试结构，进行耐压、漏电测试，可对TSV绝缘层质量进行评估，从而确保立体集成工艺质量和器件可靠性。目前，最常用的TSV通孔绝缘层测试结构以文献“ElectricalandMorphologicalAssessmentofViaMiddleandBacksideProcessTechnologyfor3DIntegration（ECTC201262nd）”中提出的结构为主，此结构（参见图1）需要在晶圆背面制作欧姆接触（包括有源区和铝金属接触点），然后将两根探针一根正面连接待测TSV铜柱，另外一根连接晶圆背面欧姆接触测试点，通过在两根探针之间接入电源激励，从而实现TSV通孔绝缘层耐压和漏电测试。此测试结构设计简单，常用于基于单晶硅衬底的TSV通孔绝缘层测试，但是由于SOI衬底结构存在二氧化硅埋氧层（参见图2），导致顶层硅和底层硅之间被介质隔离无法导电，所以上述绝缘层测试结构只能对SOI结构中底层硅TSV通孔绝缘层的耐压和漏电特性进行有效测试，而不能实现完整的TSV通孔绝缘层测试，进而无法评估TSV通孔整体绝缘层的质量，不利于后续SOI立体集成工艺开展，会遗留耐压降低、漏电增加的安全隐患。
发明内容
为了克服现有技术无法对基于SOI的TSV通孔进行完整、有效的绝缘层耐压和漏电测试的不足，本发明提供一种基于SOI衬底的TSV通孔绝缘层测试结构，可以分别对顶层硅和底层硅两部分TSV通孔绝缘层进行耐压和漏电测试，不仅可以实现完整的TSV通孔绝缘层测试，整体评估TSV通孔绝缘层质量，还可有效的判断出顶、底两部分TSV通孔绝缘层缺陷存在区域，方便筛除TSV通孔有缺陷的晶圆，增加SOI立体集成器件可靠性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括欧姆接触测试点、金属探针、直流可变电压源和电流电压表；在底层硅背面和顶层硅正面各制作一个欧姆接触测试点，顶层硅正面为一号欧姆接触测试点，底层硅背面为二号欧姆接触测试点；每个欧姆接触测试点包括一个重掺杂有源区和一个铝金属压焊点，当硅衬底为P型衬底时重掺杂有源区为P+型，当硅衬底为N型衬底时重掺杂有源区为N-型，铝金属压焊点为方形；一号欧姆接触测试点的铝金属压焊点中心与TSV通孔中心的距离L≥D，D为受耐压测试TSV通孔的直径；测试时，一号直流可变电压源串接一号电流电压表后通过金属探针串接TSV铜柱和一号欧姆接触测试点的铝金属压焊点；二号直流可变电压源串接二号电流电压表后通过金属探针串接TSV铜柱与二号欧姆接触测试点的铝金属压焊点。
本发明的有益效果是：本发明提出的基于SOI衬底的TSV通孔绝缘层测试结构可以满足SOI衬底上TSV通孔绝缘层完整、有效的测试。与常用的TSV通孔绝缘层测试结构相比，本测试结构在顶层硅正面和底层硅背面各制作一个欧姆接触测试点，解决了因SOI衬底结构存在二氧化硅埋氧层而无法实现顶层硅部分TSV通孔绝缘层有效测试的不足。使用该测试结构可完整、有效的对基于SOI衬底的TSV通孔绝缘层进行耐压、漏电特性测试，进而整体评估TSV通孔绝缘层的制作质量，为准确判断绝缘层发生缺陷区域，及早筛除TSV通孔绝缘层有缺陷的晶圆提供便利，避免其进入后续工艺造成巨大经济损失，发生漏电增加、耐压降低的隐患，提高了SOI立体集成器件可靠性，具有成本低，经济效率高等特点。
附图说明
图1是常用的TSV通孔绝缘层测试结构图；
图2是采用传统测试结构测试基于SOI的TSV通孔绝缘层的示意图；
图3是本发明的TSV通孔绝缘层测试结构示意图；
图中，1-硅衬底，2-TSV通孔绝缘层，3-阻挡层TaN及铜种子层，4-硅衬底底部绝缘层，5-TSV铜柱，6-欧姆接触测试点，7-有源区，8-铝金属压焊点，9-电源激励，10-探针，11-TSV通孔底部绝缘层测试有效区域，12-顶层硅，13-埋氧层，14底层硅。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提出一种基于SOI衬底的TSV通孔绝缘层测试结构（参见图3），该测试结构的技术特征在于：需要在底层硅背面和顶层硅正面各制作一个欧姆接触测试点，顶层硅正面为一号欧姆接触测试点，底层硅背面为二号欧姆接触测试点。每个欧姆接触测试点由一个重掺杂有源区和铝金属压焊点组成，其中重掺杂有源区需要按照硅衬底类型（P型衬底或N型衬底）来选择，如果是P型衬底，那么重掺杂有源区为P+型，如果是N型衬底，那么重掺杂有源区为N-型，铝金属压焊点为方形。整个欧姆接触测试点应根据TSV通孔布局及IC布局选择合理的位置，晶圆正面应避免一号欧姆接触测试点有源区受TSV通孔电磁场及应力影响，因此一号欧姆接触测试点方形压焊点中心应与TSV通孔中心保持L距离（L≥D，D为受耐压测试TSV通孔的直径），而背面欧姆接出测试点与TSV通孔距离没有限制。
测试时，需要用到直流可变电压源，由于顶层硅正面制作了欧姆接触测试点，所以可将一根金属探针接触TSV铜柱，另外一根金属探针接触顶层硅一号欧姆接触测试点的铝金属压焊点，在两根探针之间施加线性增加的电源激励，同时在测试仪器显示器上观察电流曲线，当电流在某一点电压值上陡然增大，则可判断此点电压值为绝缘层最大耐压值，进而实现顶层硅部分TSV通孔绝缘层的耐压和漏电测试。同理，在TSV铜柱与底层硅背面二号欧姆接触测试点的铝金属压焊点间施加线性增加的电源激励后，也可完成底层硅部分TSV通孔绝缘层的测试。待顶层、底层两部分TSV通孔绝缘层测试都完成后，即完成了整体TSV通孔绝缘层的耐压、漏电测试。
实施例1：
如图3所示，SOI晶圆衬底为P型硅，埋氧层13厚度顶层硅12厚度底层硅14厚度80μm，TSV铜柱5直径30μm，TSV通孔绝缘层2厚度0.6μm，阻挡层TaN及铜种子3层厚度为0.4μm，硅衬底底部绝缘层4厚度1μm。二号号欧姆接触测试点16位于底层硅14背面，其中二号欧姆接触测试点16有源区7为重掺杂P+区，注入深度铝金属压焊点8为5μm×5μm的正方形；一号欧姆接触测试点15位于顶层硅12正面，其压焊点8距离TSV通孔中心30μm，其中一号欧姆接触测试点15有源区7为重掺杂P+区，注入深度铝金属压焊点8为5μm×5μm的正方形，电源激励9为直流可变电压源，其电压值测试范围为0V～150V。
测试时，将一根金属探针接触TSV铜柱，另外一根金属探针接触顶层硅正面一号欧姆接触测试点的铝金属压焊点，在两根探针之间施加电源激励，电压值从0V-100V逐渐增加，同时在测试仪器显示器上观察电流曲线，当电流在某一点电压值上陡然增大，则可判断此点电压值为绝缘层最大耐压值，进而实现顶层硅部分TSV通孔绝缘层的耐压和漏电测试。同理，在TSV铜柱与底层硅背面二号欧姆接触测试点的铝金属压焊点间施加电源激励后，也可完成底层硅部分TSV通孔绝缘层的测试。待顶层、底层两部分TSV通孔绝缘层测试都完成后，即完成了整体TSV通孔绝缘层的耐压、漏电测试。
实施例2：
如图3所示，SOI晶圆衬底为N型硅，埋氧层13厚度顶层硅12厚度底层硅14厚度80μm，TSV铜柱5直径25μm，TSV通孔绝缘层2厚度0.4μm，阻挡层TaN及铜种子3层厚度为0.2μm，硅衬底底部绝缘层4厚度1μm。二号号欧姆接触测试点16位于底层硅14背面，其中二号欧姆接触测试点16有源区7为重掺杂N-区，注入深度铝金属压焊点8为8μm×8μm的正方形；一号欧姆接触测试点15位于顶层硅12正面，其压焊点8距离TSV通孔中心25μm，其中一号欧姆接触测试点15有源区7为重掺杂N-区，注入深度铝金属压焊点8为5μm×5μm的正方形，电源激励9为直流可变电压源，其电压值测试范围为0V～150V。
测试时，将一根金属探针接触TSV铜柱，另外一根金属探针接触顶层硅正面一号欧姆接触测试点的铝金属压焊点，在两根探针之间施加电源激励，电压值从0V-150V逐渐增加，同时在测试仪器显示器上观察电流曲线，当电流在某一点电压值上陡然增大，则可判断此点电压值为绝缘层最大耐压值，进而实现顶层硅部分TSV通孔绝缘层的耐压和漏电测试。同理，在TSV铜柱与底层硅背面二号欧姆接触测试点的铝金属压焊点间施加电源激励后，也可完成底层硅部分TSV通孔绝缘层的测试。待顶层、底层两部分TSV通孔绝缘层测试都完成后，即完成了整体TSV通孔绝缘层的耐压、漏电测试。
Claims (1)
1.一种基于SOI衬底的TSV通孔绝缘层测试结构，包括欧姆接触测试点、金属探针、直流可变电压源和电流电压表，其特征在于：在底层硅背面和顶层硅正面各制作一个欧姆接触测试点，顶层硅正面为一号欧姆接触测试点，底层硅背面为二号欧姆接触测试点；每个欧姆接触测试点包括一个重掺杂有源区和一个铝金属压焊点，当硅衬底为P型衬底时重掺杂有源区为P+型，当硅衬底为N型衬底时重掺杂有源区为N-型，铝金属压焊点为方形；一号欧姆接触测试点的铝金属压焊点中心与TSV通孔中心的距离L≥D，D为受耐压测试TSV通孔的直径；测试时，一号直流可变电压源串接一号电流电压表后通过金属探针串接TSV铜柱和一号欧姆接触测试点的铝金属压焊点；二号直流可变电压源串接二号电流电压表后通过金属探针串接TSV铜柱与二号欧姆接触测试点的铝金属压焊点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310541385.8A CN103630802B (zh) | 2013-11-04 | 2013-11-04 | 基于soi衬底的tsv通孔绝缘层测试结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310541385.8A CN103630802B (zh) | 2013-11-04 | 2013-11-04 | 基于soi衬底的tsv通孔绝缘层测试结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103630802A CN103630802A (zh) | 2014-03-12 |
| CN103630802B true CN103630802B (zh) | 2016-02-03 |
Family
ID=50212056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310541385.8A Active CN103630802B (zh) | 2013-11-04 | 2013-11-04 | 基于soi衬底的tsv通孔绝缘层测试结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103630802B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104459420B (zh) * | 2014-12-30 | 2017-07-28 | 中国科学院微电子研究所 | 一种tsv孔内介质层的电学性能检测方法 |
| CN105067982B (zh) * | 2015-08-28 | 2018-11-02 | 惠州Tcl移动通信有限公司 | 引线与器件间焊点的检验装置 |
| CN107564829B (zh) * | 2017-08-24 | 2020-09-04 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 用于tsv封装芯片的内部信号量测的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010076187A2 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-08 | Stmicroelectronics S.R.L. | Integrated electronic device with transceiving antenna and magnetic interconnection |
| CN102782839A (zh) * | 2010-02-16 | 2012-11-14 | 意法半导体股份有限公司 | 用于硅通孔(tsv)的电测试的系统和方法 |
| CN103137511A (zh) * | 2011-11-25 | 2013-06-05 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 硅通孔测试结构及对应的测试方法 |
| CN103165577A (zh) * | 2011-12-08 | 2013-06-19 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体检测结构及检测方法 |
| CN103323731A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-09-25 | 西安理工大学 | 一种全数字3d集成电路硅通孔缺陷自动检测方法 |
-
2013
- 2013-11-04 CN CN201310541385.8A patent/CN103630802B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010076187A2 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-08 | Stmicroelectronics S.R.L. | Integrated electronic device with transceiving antenna and magnetic interconnection |
| CN102782839A (zh) * | 2010-02-16 | 2012-11-14 | 意法半导体股份有限公司 | 用于硅通孔(tsv)的电测试的系统和方法 |
| CN103137511A (zh) * | 2011-11-25 | 2013-06-05 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 硅通孔测试结构及对应的测试方法 |
| CN103165577A (zh) * | 2011-12-08 | 2013-06-19 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体检测结构及检测方法 |
| CN103323731A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-09-25 | 西安理工大学 | 一种全数字3d集成电路硅通孔缺陷自动检测方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| TSV绝缘层完整性在线测试方法研究;缪旻等;《测试技术学报》;20121231;第26卷(第6期);正文第462页第3段 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103630802A (zh) | 2014-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103630802B (zh) | 基于soi衬底的tsv通孔绝缘层测试结构 | |
| CN206992074U (zh) | 一种用于测试键合晶圆对准误差的结构 | |
| CN104658940A (zh) | 一种鳍式场效晶体管电学特性的测量结构 | |
| CN101770965B (zh) | 接触孔与栅极之间电容的测试结构与测试方法 | |
| CN106803742A (zh) | 一种用于光伏电站现场光伏组串一致性与效率的检测方法 | |
| CN105206600B (zh) | 半导体测试结构 | |
| CN103822948B (zh) | 半导体器件的测试方法 | |
| CN206430840U (zh) | 用于钻孔法测试残余应力中的应变片引线连接固定装置 | |
| CN101825681B (zh) | 一种双极型晶体管电流放大系数测量方法 | |
| CN204241624U (zh) | 击穿电压的测试结构 | |
| CN102982847B (zh) | 一种静态随机存储器的寄生参数的测试系统和方法 | |
| CN103996635B (zh) | 一种检测太阳电池扩散均匀性的方法 | |
| CN103592606B (zh) | 电池片用探针测试装置及使用该装置的电池片电流测量方法 | |
| CN104502830A (zh) | 一种芯片测试装置 | |
| CN204287409U (zh) | 一种芯片测试装置 | |
| CN206258520U (zh) | 一种接触电阻测试结构 | |
| CN201413381Y (zh) | 太阳能电池晶硅硅片导电类型测量装置 | |
| CN102095365A (zh) | 输电铁塔结构件塑性变形自动检测报警装置 | |
| CN104425303A (zh) | 测量导电层厚度的方法 | |
| CN202119838U (zh) | 一种冷热探针测试仪 | |
| CN203399056U (zh) | 太阳能电池组件电势诱导衰减的测试装置 | |
| CN104142459B (zh) | 半导体检测电路及检测方法 | |
| CN103105536A (zh) | 一种等离子体刻蚀后的单晶体硅硅片的检测方法 | |
| CN203786204U (zh) | 半自动太阳能电池边缘电阻测试装置 | |
| CN103344899B (zh) | 一种背接触太阳电池的光电伏安特性参数的标定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 28 Gaoxin Road, Xi'an City, Shaanxi Province, 710000 Patentee after: 771 Research Institute of the Ninth Research Institute of China Aerospace Science and Technology Corporation Co.,Ltd. Address before: No. 28 Gaoxin Road, Xi'an City, Shaanxi Province, 710000 Patentee before: NO.771 INSTITUTE OF NO.9 RESEARCH INSTITUTE, CHINA AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY Corp. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230613 Address after: Room 628, 1st Floor, Zone C, Building 24, Science and Technology Innovation Park, Gangwan 1, Jintang Road, Tangjiawan Town, High tech Zone, Zhuhai City, Guangdong Province, 519080 (centralized office area) Patentee after: Zhuhai Tiancheng Advanced Semiconductor Technology Co.,Ltd. Address before: No. 28 Gaoxin Road, Xi'an City, Shaanxi Province, 710000 Patentee before: 771 Research Institute of the Ninth Research Institute of China Aerospace Science and Technology Corporation Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |