[實用新型]一種硅通孔的電遷移測試結構

有效

• 申請號: 201620067522.8
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN205376516U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 陳芳
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;G01R31/26
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本實用新型涉及半導體器件測試領域，特別是涉及一種硅通孔的電遷移測試結構。

背景技術

穿透硅通孔技術，一般簡稱硅通孔技術，英文縮寫為TSV(throughsiliconvia)。它是三維集成電路中堆疊芯片實現互連的一種新的技術解決方案。由于硅通孔技術能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大、芯片之間的互連線最短、外形尺寸最小，可以有效地實現這種3D芯片層疊，制造出結構更復雜、性能更強大、更具成本效率的芯片，成為了目前電子封裝技術中最引人注目的一種技術。

隨著幾何尺寸的不斷擴大，電流密度在電路互連中急劇增加，帶來的一個最主要的可靠性問題就是電遷移。電遷移(ElectroMigration，EM)是半導體鋁銅制程工藝后段可靠性評估的重要項目之一，由導電電子與擴散的金屬原子之間的動量轉移導致。在一定溫度下，在金屬中施加一定的電流，當電遷移發生時，一個運動電子的部分動量轉移到鄰近的激活離子，這就導致該離子離開原始位置。當電流密度較大時，電子在靜電場力的驅動下從陰極向陽極定向移動形成“電子風”(ElectronWind)，進而會引起龐大數量的原子遠離它們的原始位置。隨著時間的推移，電遷移會導致導體，尤其是狹窄的導線中出現斷裂或缺口進而阻止電子的流動，這種缺陷被稱為空洞(Void)或內部失效，即開路。電遷移還會導致導體中的原子堆積并向鄰近導體漂移進而形成突起物(Hillock)，產生意外的電連接，即短路。由于硅通孔由金屬填充，因此也存在電遷移現象。

由于硅通孔需要貫通整個硅芯片，在對硅通孔進行電遷移測試時，往往需要施加大電流，以加速測試，但是大電流勢必會產生較大的焦耳熱，而焦耳熱會使得整個硅通孔電遷移測試結構的溫度在原測試溫度條件下升高，使得硅通孔電遷移測試結構的實際測試問題提高，繼而對電遷移測試結果產生影響，無法準確評價其電遷移特性。

因此，如何避免大電流引起的焦耳熱對硅通孔電遷移測試的影響，提高硅通孔電遷移測試的準確性，保證半導體結構的質量和可靠性，進而提高半導體器件的良品率已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種硅通孔的電遷移測試結構，用于解決現有技術中硅通孔電遷移測試中大電流產生的焦耳熱影響測試結果的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種硅通孔的電遷移測試結構，所述硅通孔的電遷移測試結構至少包括：

通過第一底層金屬連接的第一硅通孔及第二硅通孔，所述第一硅通孔及所述第二硅通孔的上端分別連接第一測試端及第二測試端，所述第一硅通孔、所述第二硅通孔及所述第一底層金屬的周圍設置一溫度傳感器，以對所述第一硅通孔、所述第二硅通孔及所述第一底層金屬通電后的溫度進行檢測。

優選地，所述溫度傳感器包括第二底層金屬、多晶硅層、第三硅通孔、第四硅通孔、第三測試端以及第四測試端；所述第二底層金屬包圍于所述第一底層金屬的四周，與所述第一底層金屬位于同一金屬層；所述多晶硅層位于所述第二底層金屬的上方，通過通孔與所述第二底層金屬連接，并覆蓋于所述第一底層金屬上方；所述第三硅通孔的一端連接所述第二底層金屬，另一端連接所述第三測試端；所述第四硅通孔的一端連接所述第二底層金屬，另一端連接所述第四測試端。

更優選地，所述第一底層金屬及所述第二底層金屬的材質為Cu或Al。

更優選地，所述測試端包括電壓測試端和電流測試端。

更優選地，各測試端與平行設置。

更優選地，各硅通孔中填充的材質為Cu或Al。

如上所述，本實用新型的硅通孔的電遷移測試結構，具有以下有益效果：

本實用新型的硅通孔的電遷移測試結構在原有測試結構的基礎上增加溫度傳感器，以此感知大電流產生的焦耳熱，并據此調節電遷移測試的溫度環境，進而避免焦耳熱效應對測試結構的影響，提高硅通孔電遷移測試的準確性和半導體產品的良率。

附圖說明

圖1顯示為本實用新型的硅通孔的電遷移測試結構的側視示意圖。

圖2顯示為本實用新型的硅通孔的電遷移測試結構的俯視示意圖。

元件標號說明

1硅通孔的電遷移測試結構

111第一底層金屬

112第二底層金屬

121～124第一～第四硅通孔

131～134第一～第四測試端

14多晶硅層

15通孔

F1、F1’、F2、F2’第一～第四電壓測試端