用于等离子体损伤检测的半导体器件及其检测方法、形成方法技术

一种用于等离子体损伤检测的半导体器件及其检测方法、形成方法，所述半导体器件包括：半导体衬底；金属层间介质层，所述金属层间介质层内形成有成对的第一金属互连结构与第二金属互连结构，以及成对的第三金属互连结构与第四金属互连结构；TSV刻蚀沟槽；第一测量衬垫、第二测量衬垫、第三测量衬垫和第四测量衬垫；其中，所述的第一测量衬垫与第二测量衬垫用于测量所述第一金属互连结构与第二金属互连结构之间的电容，所述第三测量衬垫与第四测量衬垫用于测量所述第三金属互连结构与第四金属互连结构之间的电容。本发明专利技术方案可以确定所述等离子体刻蚀工艺对所述半导体器件的损伤，有助于提高半导体器件的品质。

【技术实现步骤摘要】
用于等离子体损伤检测的半导体器件及其检测方法、形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种用于等离子体损伤检测的半导体器件及其检测方法、形成方法。
技术介绍
图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。3维堆栈式(3D-Stack)CIS被开发出来，以支持对更高质量影像的需求。具体而言，3D-StackCIS可以对逻辑晶圆以及像素晶圆分别进行制作，进而将所述逻辑晶圆的正面以及所述像素晶圆的正面键合，由于像素部分和逻辑电路部分相互独立，因此可针对高画质的需求对像素部分进行优化，针对高性能的需求对逻辑电路部分进行优化。在具体实施中，可以采用穿透硅通孔(ThroughSiliconVia，TSV)技术在逻辑晶圆与像素晶圆内分别形成金属互连结构，进而在晶圆之间进行垂直导通，满足晶圆之间的互连功能。目前，等离子体工艺被广泛的应用在半导体制作工艺的各个步骤中，如等离子体刻蚀工艺、等离子体增强型化学气相沉积以及离子注入等。在形成上述TSV结构的过程中，即需要采用等离子体刻蚀工艺形成TSV刻蚀沟槽。然而，在采用等离子体对某一材料进行处理时，会有部分等离子体电荷吸附在该材料上，当聚集的等离子体电荷越来越多时，容易产生等离子引入损伤(PlasmaInducedDamage，PID)。在现有技术中，当形成TSV刻蚀沟槽时，并没有适当的用于等离子体损伤检测的半导体器件对电荷聚集情况进行检测，容易发生TSV等离子体刻蚀工艺参数选择不当的情况，进而降低半导体器件的品质。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种用于等离子体损伤检测的半导体器件及其检测方法、形成方法，可以确定所述等离子体刻蚀工艺对所述半导体器件的损伤，有助于及时调整TSV等离子体刻蚀工艺参数，从而提高半导体器件的品质。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种用于等离子体损伤检测的半导体器件，包括：半导体衬底；金属层间介质层，位于所述半导体衬底的正面，所述金属层间介质层内形成有成对的第一金属互连结构与第二金属互连结构，以及成对的第三金属互连结构与第四金属互连结构；TSV刻蚀沟槽，位于所述第一金属互连结构和第二金属互连结构之间的金属层间介质层内，且所述TSV刻蚀沟槽暴露出所述第一金属互连结构的至少一部分和/或所述第二金属互连结构的一部分；第一测量衬垫、第二测量衬垫、第三测量衬垫和第四测量衬垫，位于所述半导体衬底的背面，所述第一测量衬垫与所述第一金属互连结构电连接，第二测量衬垫与所述第二金属互连结构电连接，第三测量衬垫与所述第三金属互连结构电连接，所述第四测量衬垫与所述第四金属互连结构电连接；其中，所述的第一测量衬垫与第二测量衬垫用于测量所述第一金属互连结构与第二金属互连结构之间的电容，所述第三测量衬垫与第四测量衬垫用于测量所述第三金属互连结构与第四金属互连结构之间的电容。可选的，所述的用于等离子体损伤检测的半导体器件还包括：第一衬垫插塞、第二衬垫插塞、第三衬垫插塞和第四衬垫插塞，所述第一测量衬垫通过所述第一衬垫插塞与所述第一金属互连结构电连接，所述第二测量衬垫通过第二衬垫插塞与所述第二金属互连结构电连接，所述第三测量衬垫通过第三衬垫插塞与所述第三金属互连结构电连接，所述第四测量衬垫通过所述第四衬垫插塞与所述第四金属互连结构电连接。可选的，所述金属互连结构包括多层金属层；其中，每个衬垫插塞连接的金属层与所述TSV刻蚀沟槽暴露出的所述第一金属互连结构和/或所述第二金属互连结构的金属层一致。可选的，所述的用于等离子体损伤检测的半导体器件还包括：第一衬垫开口、第二衬垫开口、第三衬垫开口和第四衬垫开口，位于所述半导体衬底的背面，且所述第一衬垫开口暴露出所述第一衬垫插塞的顶部表面，第二衬垫开口暴露出所述第二衬垫插塞的顶部表面，第三衬垫开口暴露出所述第三衬垫插塞的顶部表面，所述第四衬垫开口暴露出所述第四衬垫插塞的顶部表面；其中，所述第一测量衬垫位于所述第一衬垫开口的底部，所述第二测量衬垫位于所述第二衬垫开口的底部，所述第三测量衬垫位于所述第三衬垫开口的底部，所述第四测量衬垫位于所述第四衬垫开口的底部。可选的，所述的用于等离子体损伤检测的半导体器件还包括：第一衬垫开口、第二衬垫开口、第三衬垫开口和第四衬垫开口，位于所述半导体衬底的背面，且所述第一衬垫开口暴露出所述第一金属互连结构的顶部表面，第二衬垫开口暴露出所述第二金属互连结构的顶部表面，第三衬垫开口暴露出所述第三金属互连结构的顶部表面，所述第四衬垫开口暴露出所述第四金属互连结构的顶部表面；其中，所述第一测量衬垫位于所述第一衬垫开口的底部，所述第二测量衬垫位于所述第二衬垫开口的底部，所述第三测量衬垫位于所述第三衬垫开口的底部，所述第四测量衬垫位于所述第四衬垫开口的底部。可选的，所述TSV刻蚀沟槽内填充有介质材料或金属材料。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种半导体器件的检测方法，包括：测量所述第一金属互连结构与第二金属互连结构之间的电容，以得到第一电容值；测量所述第三金属互连结构与第四金属互连结构之间的电容，以得到第二电容值；根据所述第一电容值与所述第二电容值的偏差，确定所述等离子体刻蚀工艺对所述半导体器件的损伤。可选的，根据所述第一电容值与所述第二电容值的偏差，确定所述等离子体刻蚀工艺对所述半导体器件的损伤包括：如果所述偏差越大，则所述等离子体刻蚀工艺对所述半导体器件的损伤越强。可选的，所述偏差用于指示所述第一电容值与所述第二电容值的差值或商值。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种用于等离子体损伤检测的半导体器件的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底的正面形成金属层间介质层，所述金属层间介质层内形成有成对的第一金属互连结构与第二金属互连结构，以及成对的第三金属互连结构与第四金属互连结构；对所述第一金属互连结构和第二金属互连结构之间的金属层间介质层进行等离子体刻蚀，以形成TSV刻蚀沟槽，且所述TSV刻蚀沟槽暴露出所述第一金属互连结构的至少一部分和/或所述第二金属互连结构的一部分；在所述半导体衬底的背面形成第一测量衬垫、第二测量衬垫、第三测量衬垫和第四测量衬垫，所述第一测量衬垫与所述第一金属互连结构电连接，第二测量衬垫与所述第二金属互连结构电连接，第三测量衬垫与所述第三金属互连结构电连接，所述第四测量衬垫与所述第四金属互连结构电连接；其中，所述的第一测量衬垫与第二测量衬垫用于测量所述第一金属互连结构与第二金属互连结构之间的电容，所述第三测量衬垫与第四测量衬垫用于测量所述第三金属互连结构与第四金属互连结构之间的电容。可选的，在所述半导体衬底的背面形成第一测量衬垫、第二测量衬垫、第三测量衬垫和第四测量衬垫之前，所述的半导体器件的形成方法还包括：自所述半导体衬底的背面，对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成第一插塞沟槽、第二插塞沟槽、第三插塞沟槽和第四插塞沟槽；在所述插塞沟槽内填充导电材料，以形成第一衬垫插塞、第二衬垫插塞、第三衬垫插塞和第四衬垫插塞；其中，所述第一测量衬垫通过所述第一衬垫插塞与所述第一金属互连结构电连接，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于等离子体损伤检测的半导体器件，其特征在于，包括：半导体衬底；金属层间介质层，位于所述半导体衬底的正面，所述金属层间介质层内形成有成对的第一金属互连结构与第二金属互连结构，以及成对的第三金属互连结构与第四金属互连结构；TSV刻蚀沟槽，位于所述第一金属互连结构和第二金属互连结构之间的金属层间介质层内，且所述TSV刻蚀沟槽暴露出所述第一金属互连结构的至少一部分和/或所述第二金属互连结构的一部分；第一测量衬垫、第二测量衬垫、第三测量衬垫和第四测量衬垫，位于所述半导体衬底的背面，所述第一测量衬垫与所述第一金属互连结构电连接，第二测量衬垫与所述第二金属互连结构电连接，第三测量衬垫与所述第三金属互连结构电连接，所述第四测量衬垫与所述第四金属互连结构电连接；其中，所述的第一测量衬垫与第二测量衬垫用于测量所述第一金属互连结构与第二金属互连结构之间的电容，所述第三测量衬垫与第四测量衬垫用于测量所述第三金属互连结构与第四金属互连结构之间的电容。

【技术特征摘要】
1.一种用于等离子体损伤检测的半导体器件，其特征在于，包括：半导体衬底；金属层间介质层，位于所述半导体衬底的正面，所述金属层间介质层内形成有成对的第一金属互连结构与第二金属互连结构，以及成对的第三金属互连结构与第四金属互连结构；TSV刻蚀沟槽，位于所述第一金属互连结构和第二金属互连结构之间的金属层间介质层内，且所述TSV刻蚀沟槽暴露出所述第一金属互连结构的至少一部分和/或所述第二金属互连结构的一部分；第一测量衬垫、第二测量衬垫、第三测量衬垫和第四测量衬垫，位于所述半导体衬底的背面，所述第一测量衬垫与所述第一金属互连结构电连接，第二测量衬垫与所述第二金属互连结构电连接，第三测量衬垫与所述第三金属互连结构电连接，所述第四测量衬垫与所述第四金属互连结构电连接；其中，所述的第一测量衬垫与第二测量衬垫用于测量所述第一金属互连结构与第二金属互连结构之间的电容，所述第三测量衬垫与第四测量衬垫用于测量所述第三金属互连结构与第四金属互连结构之间的电容。2.根据权利要求1所述的用于等离子体损伤检测的半导体器件，其特征在于，还包括：第一衬垫插塞、第二衬垫插塞、第三衬垫插塞和第四衬垫插塞，所述第一测量衬垫通过所述第一衬垫插塞与所述第一金属互连结构电连接，所述第二测量衬垫通过第二衬垫插塞与所述第二金属互连结构电连接，所述第三测量衬垫通过第三衬垫插塞与所述第三金属互连结构电连接，所述第四测量衬垫通过所述第四衬垫插塞与所述第四金属互连结构电连接。3.根据权利要求2所述的用于等离子体损伤检测的半导体器件，其特征在于，所述金属互连结构包括多层金属层；其中，每个衬垫插塞连接的金属层与所述TSV刻蚀沟槽暴露出的所述第一金属互连结构和/或所述第二金属互连结构的金属层一致。4.根据权利要求2所述的用于等离子体损伤检测的半导体器件，其特征在于，还包括：第一衬垫开口、第二衬垫开口、第三衬垫开口和第四衬垫开口，位于所述半导体衬底的背面，且所述第一衬垫开口暴露出所述第一衬垫插塞的顶部表面，第二衬垫开口暴露出所述第二衬垫插塞的顶部表面，第三衬垫开口暴露出所述第三衬垫插塞的顶部表面，所述第四衬垫开口暴露出所述第四衬垫插塞的顶部表面；其中，所述第一测量衬垫位于所述第一衬垫开口的底部，所述第二测量衬垫位于所述第二衬垫开口的底部，所述第三测量衬垫位于所述第三衬垫开口的底部，所述第四测量衬垫位于所述第四衬垫开口的底部。5.根据权利要求1所述的用于等离子体损伤检测的半导体器件，其特征在于，还包括：第一衬垫开口、第二衬垫开口、第三衬垫开口和第四衬垫开口，位于所述半导体衬底的背面，且所述第一衬垫开口暴露出所述第一金属互连结构的顶部表面，第二衬垫开口暴露出所述第二金属互连结构的顶部表面，第三衬垫开口暴露出所述第三金属互连结构的顶部表面，所述第四衬垫开口暴露出所述第四金属互连结构的顶部表面；其中，所述第一测量衬垫位于所述第一衬垫开口的底部，所述第二测量衬垫位于所述第二衬垫开口的底部，所述第三测量衬垫位于所述第三衬垫开口的底部，所述第四测量衬垫位于所述第四衬垫开口的底部。6.根据权利要求1所述的用于等离子体损伤检测的半导体器件，其特征在于，所述TSV刻蚀沟槽内填充有介质材料或金属材料。7.根据权利要求1至6任一项所述的半导体器件的检测方法，其特征在于，包括：测量所述第一金属互连结构与第二金属互连结构之间的电容，以得到第一电容值；测量所述第三金属互连结构与第四金属互连结构之间的电容，以得到第二电容值；根据所述第一电容值与所述第二电容值的偏差，确定所述等离子体刻蚀工艺对所述半导体器件的损伤。8.根据权利要求7所述的半导体器件的检测方法，其特征在于，根据所述第一电容值与所述第二电容值的偏差，确定所述等离子体刻蚀工艺对所述半导体器件的损伤包括：如果所述偏差越大，则所述等离子体刻蚀工艺对所述半导体器件的损伤越强。9.根据权利要求7所述的半导体器件的检测方法，其特征在于，所述偏差用于指示所述第一电容值与所述第二电容值的差值或商值。10.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：周艮梅，管斌，金子貴昭，黄晓橹，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32