一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及了一种集成电路硅通孔的测量结构，尤其是涉及了微波、毫米波 段器件测试领域的一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构，削弱硅通孔和与其连 接的水平互联线的耦合噪声，进而显著提高去嵌入法测量电特性精度。
【背景技术】
[0002] 目前主流集成电路的设计，包括英特尔的多芯片架构，延续的仍然是传统的二维 扁平系统架构，但随着晶体管的特征尺寸不断减小，互连线性能的瓶颈效应，以及摩尔定律 对尺寸极限的制约，呼唤一种新的集成电路系统架构的出现，以便充分体现其立体的垂直 尺度一一这就是三维集成电路。三维集成电路技术，已成为国际公认的微电子业中长期持 续发展的关键性前沿技术，而硅通孔结构作为其核心技术，更是成为国际研宄的热点。
[0003] 微波、毫米波段硅通孔的电特性对于三维集成电路的性能有着重要的影响，而作 为一种垂直结构，硅通孔的电特性无法通过目前普遍使用的单面探针直接进行测量，因此 大量的实验工作都是在"垂直一水平一垂直"的结构上展开，通过改变水平结构长度，多次 测量整个结构的电特性，或者测量整个结构的电特性和水平结构的电特性，进而通过去嵌 入方法求得垂直硅通孔的电特性。
[0004] 本实用新型基于去嵌入方法，其优势在于只需要在同一平面进行测量，并且不需 要测量单独的水平互联结构。
[0005] 设被测无缘垂直结构硅通孔的电学特性传输矩阵是[χ]τ，散射系数矩阵是[x] s; 底部水平连接线电学特性传输矩阵是[R]T，散射系数矩阵是[幻3;整体结构电学特性传输 矩阵是[DUT] T，散射系数矩阵是[DUT]S。在实际测量中，设置多组不同长度的底部水平连接 线，其长度分别为500 μ m、1000 μ m和2000 μ m等。根据长度不同，其电学特性的参数应具 有如下关系：
【主权项】
1. 一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构，包括硅衬底（1)、底面RDL导体 (2 )、通过底面RDL导体（2 )连接的待测TSV结构、凸起（4)和测试引脚（6 )，待测TSV结构 由对称分布在两侧的两组待测硅通孔柱构成，待测TSV结构包括信号待测TSV结构（3)和 地待测TSV结构（12)，其特征在于： 对于二端口及多端口互联结构，同一侧的信号待测TSV结构（3)和地待测TSV结构 (12)中心连线的垂直平分线上布置有隔离TSV结构，隔离TSV结构用于隔离垂直的待测TSV 结构与水平的底面RDL导体（2)之间的电磁耦合，隔离TSV结构主要由间隔布置的金属硅 通孔柱构成，所有金属硅通孔柱两侧对称；隔离TSV结构为内侧隔离TSV结构（5)或者内侧 隔离TSV结构（5)与外侧隔离TSV结构（10)两者的结合，内侧隔离TSV结构（5)位于互联 内侧（5 )，外侧隔离TSV结构（10 )位于互联外侧（10 )。
2. 根据权利要求1所述的一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构，其特征在 于：所述的硅衬底（1)上顶面设有顶部衬底绝缘层（8)，硅衬底（1)下底面与底面RDL导体 (2)之间设有底部衬底绝缘层（9)，隔离TSV结构的金属硅通孔柱贯通硅衬底（1)，不进入硅 衬底（1)上、下的顶部衬底绝缘层（8)和底部衬底绝缘层（9)中。
3. 根据权利要求1或2所述的一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构，其特 征在于：所述的信号待测TSV结构（3)和地待测TSV结构（12)中心连线中点与离待测TSV 结构最近的金属硅通孔柱中心之间的距离大于待测TSV结构的单个待测硅通孔柱与隔离 TSV结构的单个金属硅通孔柱的半径之和。
4. 根据权利要求1或2所述的一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构，其特 征在于：所述的相邻的金属硅通孔柱之间的间隙大于等于金属硅通孔柱的直径。
5. 根据权利要求1或2所述的一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构，其特 征在于：所述的隔离TSV结构的金属硅通孔柱与衬底（1)之间设有氧化绝缘层（7)。
6. 根据权利要求1或2所述的一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构，其特 征在于：所述的隔离TSV结构的金属硅通孔柱采用功函数与硅接近的金属，隔离TSV结构与 硅衬底（1)之间形成欧姆接触层（11)。
7. 根据权利要求6所述的一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构，其特征在 于：所述的功函数与硅接近的金属为金或者铂，金属硅通孔柱与硅衬底（1)之间形成欧姆 接触层（11)。
8. 根据权利要求1或2所述的一种基于去嵌入法测量硅通孔电特性的测量结构，其特 征在于：在所述隔离TSV结构的周围对娃衬底（1)进行重掺杂，金属娃通孔柱与娃衬底（1) 之间形成欧姆接触层（11)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于去嵌入法测量硅通孔（TSV）电特性的测量结构。对于二端口及多端口互联结构，同一侧的信号和地待测TSV结构中心连线的垂直平分线上布置有隔离TSV结构，隔离TSV结构用于隔离垂直的待测TSV结构与水平的底面RDL导体之间的电磁耦合，主要由间隔布置的金属硅通孔柱构成；隔离TSV结构为内侧隔离TSV结构或者内侧隔离TSV结构与外侧隔离TSV结构两者的结合。本实用新型与现有的硅通孔生产工艺完全兼容，适合于通过去嵌入的实验测试方法测量微波、毫米波段硅通孔的电磁特性，与传统的测量方法相比大大提高了测量精度，在微波、毫米波段三维结构的测量领域将具有巨大的应用价值。
【IPC分类】G01R31-26
【公开号】CN204556783
【申请号】CN201520200577
【发明人】李尔平, 李永胜, 杨德操, 魏兴昌
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月3日