硅通孔检测结构及对应的检测方法技术

一种硅通孔检测结构，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底内的离子掺杂区，所述离子掺杂区包括第一区域和位于所述第一区域的两端且与第一区域电连接的第二区域，位于所述半导体衬底内的待检测硅通孔，所述待检测硅通孔横贯所述离子掺杂区的第一区域，且所述待检测硅通孔至少有部分区域位于所述第一区域的两侧。本发明专利技术实施例还提供了利用所述硅通孔检测结构对应的检测方法。当检测电压施加在第二区域两端时，利用检测到的检测电流，可以检测硅通孔的深度、扩散阻挡层的完整性是否合格，检测简单方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体测试技术，特别涉及一种。
技术介绍
随着半导体技术不断发展，目前半导体器件的特征尺寸已经变得非常小，希望在二维的封装结构中增加半导体器件的数量变得越来越困难，因此三维封装成为一种能有效提高芯片集成度的方法。目前的三维封装包括基于金线键合的芯片堆叠(Die Stacking)、封装堆叠(Package Stacking)和基于娃通孔(Through Silicon Via,TSV)的三维堆叠。其中，利用硅通孔的三维堆叠技术具有以下三个优点:(I)高密度集成；(2)大幅地缩短电互连的长度，从而可以很好地解决出现在二维系统级芯片(SOC)技术中的信号延迟等问题；利用硅通孔技术，可以把具有不同功能的芯片(如射频、内存、逻辑、MEMS等)集成在一起来实现封装芯片的多功能。因此，所述利用硅通孔互连结构的三维堆叠技术日益成为一种较为流行的芯片封装技术。但是由于硅通孔的深度一般会达到几百纳米至几千纳米，所述硅通孔侧壁和表面还形成有绝缘层、扩散阻挡层，在所述扩散阻挡层表面的硅通孔内填充满导电材料。利用干法刻蚀工艺刻蚀大深宽比的硅通孔时，当半导体衬底内具有缺陷或刻蚀装置出故障，所述硅通孔无法刻蚀得太深，无法达到硅通孔的设计深度。因此，半导体制造过程中，形成硅通孔后，通常需要对所述硅通孔进行测试，以检测出硅通孔的深度是否合格，从而使得有缺陷的芯片在进入后续的制程前被挑选出并淘汰掉，并对工艺进行调整，有利于提高了最后芯片的成品率。公开号为US 2010/0313652A1的美国专利文献公开了一种测量硅通孔深度的方法，但所述方法需要在硅通孔表面形成一个微流体压力感应装置进行检测，测试结构比较复杂，检测比较繁琐，测试成本较高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，可以有效地检测硅通孔的深度和扩散阻挡层的完整性是否合格。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种硅通孔检测结构，包括:半导体衬底；位于所述半导体衬底内的离子掺杂区，所述离子掺杂区包括第一区域和位于所述第一区域的两端且与第一区域电连接的第二区域；位于所述半导体衬底内的待检测硅通孔，所述待检测硅通孔横贯所述离子掺杂区的第一区域，且所述待检测硅通孔至少有部分区域位于所述第一区域的两侧。可选的，所述离子掺杂区的深度大于等于2 μ m,小于等于硅通孔需要刻蚀的标准深度。可选的，所述离子掺杂区的掺杂浓度为5E13 lE16atom/cm3。可选的，所述待检测硅通孔的横截面图形为圆形或矩形。可选的，还包括，位于所述第二区域表面的导电插塞，使得所述离子掺杂区与外部检测电路电学连接。可选的，还包括，位于所述硅通孔侧壁和底部表面的扩散阻挡层，位于所述扩散阻挡层表面的填充满硅通孔的导电材料。本专利技术实施例还提供了一种利用硅通孔检测结构检测硅通孔深度是否合格的检测方法，包括:提供半导体衬底，在所述半导体衬底内形成离子掺杂区，所述离子掺杂区具有第一区域和第二区域；在所述半导体衬底内形成待检测硅通孔，所述待检测硅通孔横贯所述离子掺杂区的第一区域；通过在第二区域两端施加检测电压，根据测得的检测电流的大小判断所述硅通孔的深度是否合格。可选的，当所述待检测硅通孔的深度小于所述离子掺杂区的深度时，所述第二区域两端直接通过硅通孔底部的离子掺杂区电学连接，测得的检测电流值等于第一参考值，从而判断出所述待检测硅通孔的深度不合格。可选的，当所述待检测硅通孔的深度大于所述离子掺杂区的深度时，由于所述第一区域的侧边被硅通孔截断，所述第一区域的底部也被硅通孔截断，使得所述第二区域之间只能通过半导体衬底电学连接，测得的检测电流值等于第二参考值，从而判断出所述硅通孔的深度合格。可选的，所述第一参考值大于所述第二参考值。本专利技术实施例还提供了一种利用硅通孔检测结构检测扩散阻挡层完整性的检测方法，包括:提供半导体衬底，在所述半导体衬底内形成离子掺杂区，所述离子掺杂区具有第一区域和第二区域；在所述半导体衬底内形成待检测硅通孔，所述待检测硅通孔横贯所述离子掺杂区的第一区域；在所述待检测硅通孔的侧壁和衬底表面形成扩散阻挡层，在所述扩散阻挡层表面的待检测硅通孔中填充满导电材料；在所述第二区域之间、所述第二区域与待检测硅通孔内的导电材料之间施加检测电压，根据检测电流的大小判断所述扩散阻挡层的完整性。可选的，当所述检测电压施加在第二区域和待检测硅通孔之间时，如果扩散阻挡层的完整性合格，所述第二区域和待检测硅通孔的导电材料之间通过一层扩散阻挡层和待检测硅通孔中的导电材料进行电学连接，但如果所述扩散阻挡层的完整性不佳，位于侧壁的部分导电材料与离子掺杂区直接连接，则所述第二区域和待检测硅通孔的导电材料之间只需要通过待检测硅通孔中的导电材料进行电学连接，所述两者之间的电阻变小，检测电流变大，通过所述检测电流的大小就能判断所述扩散阻挡层的完整性是否合格。可选的，当所述检测电压施加在两个第二区域之间时，如果扩散阻挡层的完整性合格，所述两个第二区域之间需要通过两层扩散阻挡层和待检测硅通孔中的导电材料进行电学连接，但如果所述扩散阻挡层的完整性不佳，位于侧壁的部分导电材料与离子掺杂区直接连接，则所述两个第二区域之间需要通过待检测硅通孔中的导电材料和至多一层扩散阻挡层进行电学连接，所述两个第二区域之间的电阻变小，检测电流变大，通过所述检测电流的大小就能判断所述扩散阻挡层的完整性是否合格。与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点:本专利技术实施例的硅通孔检测结构在形成待检测硅通孔的位置形成离子掺杂区，所述离子掺杂区包括第一区域和第二区域，所述待检测硅通孔横贯所述离子掺杂区的第一区域，且所述待检测硅通孔至少有部分区域位于所述第一区域的两侧，使得所述硅通孔将第一区域的侧壁截断。利用所述硅通孔检测结构，当检测电压施加在第二区域两端时，利用检测到的检测电流，可以用来判断硅通孔的深度是否合格，检测简单方便。进一步的，在所述待检测硅通孔表面形成扩散阻挡层，在所述扩散阻挡层表面的待检测硅通孔内形成导电材料。利用所述硅通孔检测结构，当检测电压施加在第二区域两端、第二区域和待检测硅通孔内的导电材料之间时，利用检测到的检测电流，可以用来判断待检测硅通孔的扩散阻挡层的完整性是否合格，检测简单方便。附图说明图1至图3为本专利技术实施例的硅通孔检测结构的结构示意图；图4为本专利技术实施例的利用所述硅通孔检测结构检测硅通孔深度是否合格的检测方法的流程示意图；图5为本专利技术实施例的硅通孔检测结构测试时的结构示意图；图6为本专利技术实施例的利用所述硅通孔检测结构检测扩散阻挡层完整性的检测方法的流程示意图；图7为本专利技术实施例的硅通孔检测结构测试时的结构示意图。具体实施例方式由于硅通孔的深度范围通常为几微米至十几微米，通过刻蚀时间进行控制硅通孔的深度，很可能因为晶圆内的缺陷、刻蚀装置出故障等原因导致最终形成的硅通孔的深度远远小于硅通孔的标准深度。在后续工艺中半导体衬底经过化学机械研磨暴露出硅通孔底部时，所述深度远远小于标准深度的硅通孔不能暴露出，使得不同芯片间的电学连接失效。因此，在现有工艺中，当所述硅通孔刻蚀完成后，需要对硅通孔的深度进行检测，不合格的芯片需要报废。虽然公开号为US 2010/0313652A1的美国专利文献公开了一种测量硅通孔深度的方法，但该方法的测试结构比较复杂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅通孔检测结构，其特征在于，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底内的离子掺杂区，所述离子掺杂区包括第一区域和位于所述第一区域的两端且与第一区域电连接的第二区域；位于所述半导体衬底内的待检测硅通孔，所述待检测硅通孔横贯所述离子掺杂区的第一区域，且所述待检测硅通孔至少有部分区域位于所述第一区域的两侧。

【技术特征摘要】
1.一种硅通孔检测结构，其特征在于，包括: 半导体衬底； 位于所述半导体衬底内的离子掺杂区，所述离子掺杂区包括第一区域和位于所述第一区域的两端且与第一区域电连接的第二区域； 位于所述半导体衬底内的待检测硅通孔，所述待检测硅通孔横贯所述离子掺杂区的第一区域，且所述待检测硅通孔至少有部分区域位于所述第一区域的两侧。2.如权利要求1所述的硅通孔检测结构，其特征在于，所述离子掺杂区的深度大于等于2 μ m，小于等于硅通孔需要刻蚀的标准深度。3.如权利要求1所述的硅通孔检测结构，其特征在于，所述离子掺杂区的掺杂浓度为5E13 lE16atom/cm3。4.如权利要求1所述的硅通孔检测结构，其特征在于，所述待检测硅通孔的横截面图形为圆形或矩形。5.如权利要求1所述的硅通孔检测结构，其特征在于，还包括，位于所述第二区域表面的导电插塞，使得所述离子掺杂区与外部检测电路电学连接。6.如权利要求1所述的硅通孔检测结构，其特征在于，还包括，位于所述硅通孔侧壁和底部表面的扩散阻挡层，位于所述扩散阻挡层表面的填充满硅通孔的导电材料。7.一种利用硅通孔检测结构检测硅通孔深度是否合格的检测方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，在所述 半导体衬底内形成离子掺杂区，所述离子掺杂区具有第一区域和第二区域； 在所述半导体衬底内形成待检测硅通孔，所述待检测硅通孔横贯所述离子掺杂区的第一区域； 通过在第二区域两端施加检测电压，根据测得的检测电流的大小判断所述硅通孔的深度是否合格。8.如权利要求7所述的利用硅通孔检测结构检测硅通孔深度是否合格的检测方法，其特征在于，当所述待检测硅通孔的深度小于所述离子掺杂区的深度时，所述第二区域两端直接通过硅通孔底部的离子掺杂区电学连接，测得的检测电流值等于第一参考值，从而判断出所述待检测硅通孔的深度不合格。9.如权利要求7所述的利用硅通孔检测结构检测硅通孔深度是否合格的检测方法，其特征在于，当所述待检测硅通孔的深度大于所述离子掺杂区的深度时，由于所述第一区域的侧边被硅通孔截断，所述第一区域的底部也被硅通孔截断，使得所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯军宏，甘正浩，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：