一种半导体的测试结构制造技术

本发明专利技术公开一种半导体的测试结构，包括半导体基底，位于所述半导体基底表面上的第一测试金属层、第二测试金属层、第一绝缘层和第一导电金属层,位于半导体基底内的穿硅通孔，位于穿硅通孔周围的孔洞以及位于孔洞内的气胞；所述第一测试金属层与第二测试金属层间设置有第一绝缘层；所述第一导电金属层位于半导体基底的第二表面上；所述半导体基底内横穿若干穿硅通孔，所述穿硅通孔包括第二绝缘层和导电材料，所述第二绝缘层位于穿硅通孔的侧壁上，所述导电材料填充至第二绝缘层内；所述穿硅通孔的周围设置有孔洞，所述孔洞内填充有硅养层。本发明专利技术不仅提高穿硅通孔的稳定性和可靠性，而且降低穿硅通孔间的寄生电容，提高半导体器件的工作性能。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体的测试结构
本专利技术属于半导体
，涉及到一种半导体的测试结构。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，目前半导休器件的特征尺寸己经变得非常小，然而为了以提高半导体芯片的集成度，采用穿硅通孔来增加集成度，利用穿硅通孔具有以下三个优点：1、高密度集成；2、大幅地缩短电互连的长度；3、可以把具有不同功能的芯片集成在一起来实现封装芯片的多功能。因而，利用穿硅通孔堆叠结构的技术曰益成为一种较为流行的芯片封装技术。穿硅通孔是一种贯穿硅基材的导体结构，主要功能是用来互连集成电路芯片，其制作方法大体上是先在各芯片预定处形成垂直通孔，再于各通孔内形成绝缘层，于绝缘层上形成晶种层，然后以电镀方法将通孔填满金属，再以晶背研磨使穿硅通孔的一端曝露出来。晶圆经过切割后，多个集成电路芯片可堆栈在封装基板上，形成三维立体芯片封装，经由穿硅通孔在垂直方向实现相互连接。采用这种方式可以大幅缩小芯片尺寸，提高芯片的晶体管密度，改善层间电气互联性能，提升芯片运行速度，降低芯片的功耗。但是相邻两穿硅通孔间易产生不容忽视的寄生电容，寄生电容的存在大大影响半导体器件的运作。另外，在芯片测试结构中，涉及到退火步骤，造成穿硅通孔结构及半导体基底需承受一定温度，而穿硅通孔内填充的导电材料(例如铜)，与半导体基底材质(例如硅)，由于铜的热膨胀系数大于硅的热膨胀系数，导致与穿硅通孔连接的金属层发生扭曲变形，甚至撕裂，导致半导体芯片的可靠性降低，且性能不稳定。为了提高半导体芯片中穿硅通孔的性能，现设计一种半导体的测试结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体的测试结构，通过在第一测试金属层和第二测试金属层间设置有绝缘层，避免因半导体基底与穿硅通孔的热膨胀系数不同造成穿硅通孔内的导电材料流入半导体基底内；通过在穿硅通孔的周围设置有若干气洞，且在气洞内未填充满硅养层，以形成气胞，解决了半导体芯片中穿硅通孔的稳定性差、可靠性差以及工作性能差的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种半导体的测试结构，包括半导体基底，位于所述半导体基底表面上的第一测试金属层、第二测试金属层、第一绝缘层和第一导电金属层,位于半导体基底内的穿硅通孔，位于穿硅通孔周围的孔洞以及位于孔洞内的气胞；所述第一测试金属层、第二测试金属层和第一绝缘层位于半导体基底的第一表面上，所述第一测试金属层与第二测试金属层间设置有第一绝缘层；所述第一导电金属层位于半导体基底的第二表面上；所述半导体基底内横穿若干穿硅通孔，所述穿硅通孔包括第二绝缘层和导电材料，所述第二绝缘层位于穿硅通孔的侧壁上，所述导电材料填充至第二绝缘层内；所述穿硅通孔的周围设置有孔洞，所述孔洞内填充有硅养层。进一步地，所述半导体基底的第一表面和第二表面相对设计。进一步地，所述第一测试金属层为矩形结构，所述第二测试金属层为半封闭结构或全封闭结构，且所述第一测试金属层设置在第二测试金属层内。进一步地，所述第一绝缘层的厚度小于第一测试金属层和第二测试金属层的厚度。进一步地，所述第一导电金属层的数量与穿硅通孔的数量相同。进一步地，所述若干穿硅通孔的一端分别与一个第一导电金属层连接，所述若干穿硅通孔的另一端均与第一测试金属层连接。进一步地，所述硅养层未填满孔洞，使得在孔洞内形成有气胞，所述气胞截面形状为椭圆形结构。本专利技术的有益效果：本专利技术通过在半导体基底的一表面分别设置有第一测试金属层和第二测试金属层，且在第一测试金属层与第二测试金属层之间设置有绝缘层，能够有效地避免因半导体基底与穿硅通孔的热膨胀系数不同造成的穿硅通孔内的导电材料流入半导体基底内，大大提高穿硅通孔的稳定性和可靠性；通过在穿硅通孔的周围设置有若干气洞，且在气洞内未填充满硅养层，以形成气胞，不仅能够降低穿硅通孔的热膨胀系数与半导体基底的热膨胀系数间的差距，进一步地提高穿硅通孔的稳定性和可靠性，而且能够降低穿硅通孔间的寄生电容，提高半导体器件的工作性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种半导体的测试结构整体示意图；图2为本专利技术中半导体的测试结构的部分组成示意图；图3为本专利技术中半导体的测试结构的俯视图；图4为本专利技术中气洞与穿硅通孔示意图；图5为本专利技术中气胞位置示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1所示，本专利技术为一种半导体的测试结构，包括半导体基底100，位于半导体基底100表面上的第一测试金属层101、第二测试金属层102、第一绝缘层103和第一导电金属层201,位于半导体基底100内的穿硅通孔300，位于穿硅通孔300周围的孔洞400以及位于孔洞400内的气胞401；半导体基底100包括第一表面和第二表面，且第一表面与第二表面相对设计，如图2、3所示，第一测试金属层101、第二测试金属层102和第一绝缘层103位于半导体基底100的第一表面上，第一测试金属层101为矩形结构，第二测试金属层102为半封闭结构或全封闭结构，且第一测试金属层101设置在第二测试金属层102内，第一测试金属层101和第二测试金属层102间设置有第一绝缘层103，其中第一绝缘层103的厚度小于第一测试金属层101和第二测试金属层102的厚度；第一导电金属层201位于半导体基底100的第二表面上。如图4、5所示，半导体基底100内横穿若干穿硅通孔300，穿硅通孔300的截面为圆形，若干穿硅通孔300的一端分别与一个第一导电金属层201连接，若干穿硅通孔300的另一端均与第一测试金属层101连接，穿硅通孔300包括第二绝缘层302和导电材料301，第二绝缘层302位于穿硅通孔300的侧壁上，且第二绝缘层302的厚度小于穿硅通孔300的半径，导电材料301填充至第二绝缘层302内。在穿硅通孔300的周围设置有孔洞400，保证相邻两穿硅通孔300间至少有一个孔洞400，增加透气性，在孔洞400内填充有硅养层402，且硅养层402未将孔洞400充满，因而在孔洞400内形成有气胞401，其中硅氧层402可以是利用化学气相沉积工艺形成，或者可以利用旋涂式玻璃工艺形成，其中，气胞401截面形状可为椭圆形结构。另外，根据还可以利用低介电常数材料来进行填孔洞400，还可选用低介电常数材料层将孔洞400全部填满，而不形成空气胞。穿硅通孔300在制作的过程中，由于退火等高温工艺的处理，造成穿硅通孔300内部的导电材料301和半导体基底100受热膨胀，导电材料301的膨胀系数大于半导体基底100的膨胀系数，进而第一测试金属层101向上拱起，导致第一测试金属层101与第二绝缘层302间存在间隙，导电材料301通过间隙流出，使得该半导体结构在测试的过程中存在漏电流现象，同时，导电材料302通过间隙扩散进入半导体基底100内，放大了穿硅通孔3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体的测试结构，其特征在于：包括半导体基底(100)，位于所述半导体基底(100)表面上的第一测试金属层(101)、第二测试金属层(102)、第一绝缘层(103)和第一导电金属层(201),位于半导体基底(100)内的穿硅通孔(300)，位于穿硅通孔(300)周围的孔洞(400)以及位于孔洞(400)内的气胞(401)；所述第一测试金属层(101)、第二测试金属层(102)和第一绝缘层(103)位于半导体基底(100)的第一表面上，所述第一测试金属层(101)与第二测试金属层(102)间设置有第一绝缘层(103)；所述第一导电金属层(201)位于半导体基底(100)的第二表面上；所述半导体基底(100)内横穿若干穿硅通孔(300)，所述穿硅通孔(300)包括第二绝缘层(302)和导电材料(301)，所述第二绝缘层(302)位于穿硅通孔(300)的侧壁上，所述导电材料(301)填充至第二绝缘层(302)内；所述穿硅通孔(300)的周围设置有孔洞(400)，所述孔洞(400)内填充有硅养层(402)。

【技术特征摘要】
1.一种半导体的测试结构，其特征在于：包括半导体基底(100)，位于所述半导体基底(100)表面上的第一测试金属层(101)、第二测试金属层(102)、第一绝缘层(103)和第一导电金属层(201),位于半导体基底(100)内的穿硅通孔(300)，位于穿硅通孔(300)周围的孔洞(400)以及位于孔洞(400)内的气胞(401)；所述第一测试金属层(101)、第二测试金属层(102)和第一绝缘层(103)位于半导体基底(100)的第一表面上，所述第一测试金属层(101)与第二测试金属层(102)间设置有第一绝缘层(103)；所述第一导电金属层(201)位于半导体基底(100)的第二表面上；所述半导体基底(100)内横穿若干穿硅通孔(300)，所述穿硅通孔(300)包括第二绝缘层(302)和导电材料(301)，所述第二绝缘层(302)位于穿硅通孔(300)的侧壁上，所述导电材料(301)填充至第二绝缘层(302)内；所述穿硅通孔(300)的周围设置有孔洞(400)，所述孔洞(400)内填充有硅养层(402)。2.根据权利要求1所述的一种半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭勇，
申请(专利权)人：合肥市华达半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34