[发明专利]一种硅通孔金属互联线电迁移测试结构

说明书

技术领域

本发明涉及属于电子高密度三维封装领域，具体涉及一种硅通孔金属互联方式电迁移可靠性测试结构。

技术背景

硅通孔金属互联线(TSV)技术是一种芯片内的纵向互连技术，其电信号从硅片上的通孔中穿过，相比传统的平面金属线互连技术，TSV技术能显著地提高封装的密度，具有节省空间，降低信号延迟提高芯片性能等优点。

电迁移是微电子器件中互联线路非常重要的一种失效原因，电迁移会造成互联线路的开路和短路。对于传统互联金属线的电迁移性能已经有很多研究。但是对于TSV互联技术的电迁移研究还非常少，鉴于TSV互联技术的电迁移与传统互联金属线的电迁移发生环境的不同，如普通的互联金属线都是大部分由封装塑料包裹，而TSV硅通孔的孔中的金属互联线是被硅基底包裹的，所以需要对TSV互联技术的电迁移进行测试；由于通孔很小且四探针法不能像传统结构那样直接点在通孔两端，所以迫切需要一种为TSV互联技术专门设计的便捷的电迁移实验结构，来对各种类型的TSV进行电迁移测试，获取TSV的电迁移性能，提高产品可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对TSV互联形式的电迁移测试结构及方法，有效获取TSV的电迁移性能。

一种硅通孔金属互联线的电迁移测试结构，在硅片上分布有多个硅通孔单元，所述硅通孔单元包括三个硅通孔，第一、二、三硅通孔通过硅片反面金属层相连，第二硅通孔与后继相邻硅通孔单元的第一硅通孔通过硅片正面金属层相连，四探针的一个测头置于第三硅通孔正面端口处，另一测头置于硅片上与第一硅通孔通过正面金属层相连的位置处。

所述的硅通孔直径在5～1000um。

所述的硅通孔利用铜、铝、钨或钛金属进行填充。

本发明的技术效果体现在：

本发明可以在一个硅片上测试多种规格的硅通孔金属互联线的电迁移性能，并且在测试过程中可以将串联中的某些试样切除进行截面分析而不影响其他剩余试样的继续测试。本发明，具有测试成本低，操作便捷，测试效率高的特点。

附图说明

图1为本发明TSV的正面结构示意图；

图2为本发明TSV的通孔结构示意图；

图3为本发明TSV的反面结构示意图；

图4为本发明四探针测试原理图；

图5为本发明硅通孔单元电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种硅通孔金属互联线的电迁移测试结构，包括硅片，在硅片上分布有多个硅通孔单元，图1、2和3分别给出了硅片正面、硅通孔和硅片反面的示意图。图5a给出了硅通孔单元结果示意图，硅通孔单元包括三个硅通孔，第一、二、三硅通孔h₁₁、h₁₂、h₁₃通过硅片反面金属层相连，第二硅通孔h₁₂与后继相邻硅通孔单元的第一硅通孔h₂₁通过硅片正面金属层相连。参考图4和5，测试时电流正极加在第一硅通孔单元的第一硅通孔h₁₁的正面端口f₁₁，负极加在最后一个硅通孔单元的第二硅通孔h_n2的正面端口f_n2，c₁，…，c_n依次表示第1到n个硅通孔单元的硅片反面金属层，电流流向为

f₁₁→h₁₁→c₁→h₁₂→f₁₂→f₂₁→h₂₁→c₂→h₂₂→f₂₂→…f_n1→h_n1→c_n→h_n2→f_n2

检测用的四探针可在f₁₃和f₁₄处测得孔h₁₁的电阻变化，在f₂₃和f₂₄处测得孔h₂₁的电阻变化，依次类推，每个单元的第一硅通孔都可以得到实时检测。当我们需要查看孔的截面变化时，还可以切除一个方框去观察，其他试样还可以继续通以恒流，不会影响其他剩余试样的继续测试。