硅通孔结构的缺陷监测结构及其监测方法技术

本发明专利技术涉及一种硅通孔结构的缺陷监测结构及其监测方法。硅通孔结构的缺陷监测结构包括：半导体衬底、硅通孔结构、第一导线层、第二导线层及感应线圈；硅通孔结构包括第一硅通孔结构及第二硅通孔结构，第一硅通孔结构及第二硅通孔结构均包括硅通孔、介质层及导电柱；感应线圈与第一导线层及第二硅通孔结构的导电柱均相连接；天线结构位于具有硅通孔结构的电感结构的上方，与具有硅通孔结构的电感结构具有间距。可以基于天线结构与具有硅通孔结构的电感结构之间的电感耦合，快速确定天线结构对应的散射参数，并基于该散射参数，快速且准确判断硅通孔结构中是否存在缺陷，这样在实现降低成本的同时，快速且准确的实时监测硅通孔结构中是否缺陷。构中是否缺陷。构中是否缺陷。

【技术实现步骤摘要】
硅通孔结构的缺陷监测结构及其监测方法


[0001]本申请涉及集成电路
，特别是涉及一种硅通孔结构的缺陷监测结构及其监测方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路技术的发展，硅通孔技术(Through
‑
Silicon
‑
Via，TSV技术)由于具有在三维方向堆叠最短的互连路径、较低的功耗和较高的运行速度等优点，成为目前半导体器件封装技术中最引人注目的一种技术。由硅通孔技术制备的硅通孔结构可以直接穿过衬底，提供衬底顶部和底部之间的高速互连。
[0003]由于制备工艺、材料等原因，部分硅通孔结构存在缺陷，如介质层和衬底的热膨胀系数不同，在硅通孔周围的介质层表面(例如，二氧化硅绝缘体)或介质层内部会产生针孔缺陷(Pin hole)，其中，针孔缺陷会造成硅通孔结构泄漏电流流入衬底。另外，由于硅通孔内部不完全填充、应力开裂或不完善的制造技术，会造成硅通孔结构产生空腔或空洞缺陷，其中，空洞缺陷会造成硅通孔结构数据的时长的延时。但是这些缺陷大多集中在硅通孔结构，难以从外部直观的监测，严重阻碍了集成电路技术的发展。目前常用的硅通孔结构的缺陷监测方法存在成本高、耗时长和缺陷监测不准确等问题，严重影响集成电路的推广。
[0004]因此，如何在降低成本的同时，快速且准确的实时监测硅通孔结构中的缺陷是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种硅通孔结构的缺陷监测结构及其监测方法，旨在实现降低成本的同时，快速且准确的实时监测硅通孔结构是否存在缺陷。
[0006]本申请实施例提供了一种硅通孔结构的缺陷监测结构，包括：
[0007]具有硅通孔结构的电感结构，包括：半导体衬底、硅通孔结构、第一导线层、第二导线层及感应线圈；所述硅通孔结构包括第一硅通孔结构及第二硅通孔结构，所述第一硅通孔结构及所述第二硅通孔结构均包括硅通孔、介质层及导电柱；所述硅通孔位于所述半导体衬底内，且沿厚度方向贯穿所述半导体衬底；所述介质层覆盖所述硅通孔的侧壁；所述导电柱位于所述硅通孔内，且填满所述硅通孔；所述第一导线层位于所述半导体衬底的上方，与所述半导体衬底绝缘隔离，且与所述第一硅通孔结构的导电柱相连接；所述第二导线层位于所述半导体衬底的下方，与所述半导体衬底绝缘隔离，且与所述第一硅通孔结构中的导电柱及所述第二硅通孔结构中的导电柱均相连接；所述感应线圈位于所述半导体衬底的上方，与所述半导体衬底绝缘隔离，且与所述第一导线层及所述第二硅通孔结构的导电柱均相连接；
[0008]天线结构，位于所述具有硅通孔结构的电感结构的上方，与所述具有硅通孔结构的电感结构具有间距。
[0009]上述硅通孔结构的缺陷监测结构包括：具有硅通孔结构的电感结构和天线结构，
其中，具有硅通孔结构的电感结构包括：半导体衬底、硅通孔结构、第一导线层、第二导线层及感应线圈；硅通孔结构包括第一硅通孔结构及第二硅通孔结构，第一硅通孔结构及第二硅通孔结构均包括硅通孔、介质层及导电柱；硅通孔位于半导体衬底内，且沿厚度方向贯穿半导体衬底；介质层覆盖硅通孔的侧壁；导电柱位于硅通孔内，且填满硅通孔；第一导线层位于半导体衬底的上方，与半导体衬底绝缘隔离，且与第一硅通孔结构的导电柱相连接；第二导线层位于半导体衬底的下方，与半导体衬底绝缘隔离，且与第一硅通孔结构的导电柱及第二硅通孔结构中的导电柱均相连接；感应线圈位于半导体衬底的上方，与半导体衬底绝缘隔离，且与第一导线层及第二硅通孔结构的导电柱均相连接；天线结构位于具有硅通孔结构的电感结构的上方，与具有硅通孔结构的电感结构具有间距。本申请中，可以仅基于天线结构与具有硅通孔结构的电感结构之间的电感耦合，快速确定天线结构对应的散射参数，并基于该散射参数，快速且准确判断硅通孔结构中是否存在缺陷，这样在实现降低成本的同时，快速且准确的实时监测硅通孔结构中是否缺陷，避免硅通孔结构中的缺陷对集成电路的影响。
[0010]可选地，所述天线结构的形状与所述感应线圈的形状相同，且所述天线结构在所述感应线圈所在的平面内的正投影与所述感应线圈相重合。
[0011]可选地，所述天线结构的形状与所述感应线圈的形状均呈螺旋状。
[0012]可选地，所述具有硅通孔的电感结构还包括：
[0013]第一隔离层，位于所述半导体衬底的上表面；所述第一导线层及所述感应线圈均位于所述第一隔离层的上表面；
[0014]第二隔离层，位于所述半导体衬底的下表面；所述第二导线层位于所述第二隔离层的下表面；
[0015]所述硅通孔还沿厚度方向贯穿所述第一隔离层及所述第二隔离层。
[0016]基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种硅通孔结构的缺陷监测结构的制备方法，包括：
[0017]提供上述实施例中所述的硅通孔结构的缺陷监测结构；
[0018]于所述具有硅通孔结构的电感结构上施加激励电流；
[0019]基于所述天线结构与所述具有硅通孔结构的电感结构之间的电感耦合，得到散射参数；
[0020]基于所述散射参数判断所述硅通孔结构中是否存在缺陷。
[0021]上述硅通孔结构的缺陷监测结构的制备方法，包括：提供上述实施例中的硅通孔结构的缺陷监测结构；于具有硅通孔结构的电感结构上施加激励电流；基于天线结构与具有硅通孔结构的电感结构之间的电感耦合，得到散射参数；基于散射参数判断硅通孔结构中是否存在缺陷。本申请中，可以仅基于天线结构与具有硅通孔结构的电感结构之间的电感耦合，快速确定天线结构对应的散射参数，并基于该散射参数，快速且准确判断硅通孔结构中是否存在缺陷，这样在实现降低成本的同时，快速且准确的实时监测硅通孔结构中是否缺陷，避免硅通孔结构中的缺陷对集成电路的影响。
[0022]可选地，所述散射参数包括插入损耗；所述基于所述散射参数判断所述硅通孔结构中是否存在缺陷，包括：
[0023]获取所述散射参数随频率的变化曲线；
[0024]将所述变化曲线与目标曲线进行比对，所述目标曲线为无缺陷的硅通孔结构的缺陷监测结构于所述激励电流下得到的散射参数随频率的目标变化曲线；
[0025]若所述变化曲线的峰值相较于所述目标曲线的峰值变小或发生向小频率方向偏移，则判定所述硅通孔结构中存在缺陷。
[0026]可选地，所述判定所述硅通孔结构中存在缺陷之后，还包括：
[0027]若所述变化曲线的峰值相较于所述目标曲线的峰值变小，则判定所述硅通孔结构中存在的所述缺陷包括空洞缺陷及针孔缺陷中的至少一种；若判定所述变化曲线的峰值相较于所述目标曲线的峰值向小频率方向偏移，则判定所述硅通孔结构中存在的所述缺陷包括开路缺陷。
[0028]可选地，提供如上述实施例所述的硅通孔结构的缺陷监测结构之前，还包括：设置所述天线结构与所述具有硅通孔的电感结构的间距。
[0029]可选地，所述天线结构与所述具有硅通孔的电感结构的间距为5μm
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30μm。
附图说明
[0030]为了更清楚地说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅通孔结构的缺陷监测结构，其特征在于，包括：具有硅通孔结构的电感结构，包括：半导体衬底、硅通孔结构、第一导线层、第二导线层及感应线圈；所述硅通孔结构包括第一硅通孔结构及第二硅通孔结构，所述第一硅通孔结构及所述第二硅通孔结构均包括硅通孔、介质层及导电柱；所述硅通孔位于所述半导体衬底内，且沿厚度方向贯穿所述半导体衬底；所述介质层覆盖所述硅通孔的侧壁；所述导电柱位于所述硅通孔内，且填满所述硅通孔；所述第一导线层位于所述半导体衬底的上方，与所述半导体衬底绝缘隔离，且与所述第一硅通孔结构的导电柱相连接；所述第二导线层位于所述半导体衬底的下方，与所述半导体衬底绝缘隔离，且与所述第一硅通孔结构中的导电柱及所述第二硅通孔结构中的导电柱均相连接；所述感应线圈位于所述半导体衬底的上方，与所述半导体衬底绝缘隔离，且与所述第一导线层及所述第二硅通孔结构的导电柱均相连接；天线结构，位于所述具有硅通孔结构的电感结构的上方，与所述具有硅通孔结构的电感结构具有间距。2.根据权利要求1所述的硅通孔结构的缺陷监测结构，其特征在于，所述天线结构的形状与所述感应线圈的形状相同，且所述天线结构在所述感应线圈所在的平面内的正投影与所述感应线圈相重合。3.根据权利要求2所述的硅通孔结构的缺陷监测结构，其特征在于，所述天线结构的形状与所述感应线圈的形状均呈螺旋状。4.根据权利要求1所述的硅通孔结构的缺陷监测结构，其特征在于，所述具有硅通孔的电感结构还包括：第一隔离层，位于所述半导体衬底的上表面；所述第一导线层及所述感应线圈均位于所述第一隔离层的上表面；第二隔离层，位于所述半导体衬底的下表面；所述第二导线层位于所述第二隔离层的下表面；所述硅通孔还沿厚度方向贯穿所述第一隔离层及所述第二隔离层。5.根据权利要求1至4中任一项所述的硅通孔结构的缺陷监测结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义强，刘晓毅，曲晨冰，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：