[发明专利]一种硅通孔绝缘层淀积工艺检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种硅通孔绝缘层淀积工艺检测方法。

背景技术

硅通孔结构中，绝缘层的淀积质量会直接影响结构的功能，目前存在较少的专门检测绝缘层质量及其工艺的方法。基于硅通孔结构的电学特性，许多方法都是采用电学测试网络，通过测量硅通孔通路是否导通，从而判断绝缘层的质量及bump的连接好坏。

如图1所示，以硅通孔为电学通路，利用边缘扫描电学测试网络，检测硅通孔通路的状态，从而判断绝缘层的质量。优点是结果准确，缺点是结构复杂。

如图2所示，将PMOS管产生的漏电流导入硅通孔结构，测量硅通孔两端的电压，与参考电压比较，从而检测硅通孔结构的电学通路是否正常。优点是结构简单，易于集成，缺点是误差较大。

或者直接用探针测量相邻孔之间的I-V特性曲线，判断绝缘层的质量。优点是简便易行，缺点是检测效率低，要求硅通孔间距较大。

因此，对于硅通孔绝缘层质量的检测，无法实现简便易行，高效低投入。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简便易行，高效低投入的硅通孔绝缘层淀积工艺检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种硅通孔绝缘层淀积工艺检测方法，待检测的硅通孔结构包括：硅通孔、硅衬底、氧化物层、填充金属、第一金属电极以及第二金属电极；所述硅衬底为重掺杂硅衬底；所述硅通孔位于所述硅衬底上；所述氧化物层位于所述硅通孔内壁上；所述填充金属填充在以所述氧化物层为侧壁的硅通孔内；所述第一金属电极与所述填充金属相连，并外露于所述硅通孔结构的封装外壳，所述第二金属电极与所述硅衬底形成欧姆连接，并外露于所述硅通孔结构的封装外壳，所述硅通孔结构自身形成MOS结构；

通过在第一金属电极以及第二金属电极施加直流电压，测量所述MOS结构的漏电流；

测量所述MOS结构的击穿电压；

在测量的漏电流不超过10^-9A量级的情况下，判断出所述硅通孔结构的绝缘层完好；

在测量的击穿电压属于预定击穿电压范围内的情况下，判断出所述硅通孔结构的绝缘层淀积质量符合要求。

进一步地，所述预定击穿电压范围为器件标准击穿电压的正负20％范围。

进一步地，所述氧化物层包括：绝缘层、粘附层、阻挡层以及种子层；所述硅通孔内壁上依次淀积所述绝缘层、所述粘附层、所述阻挡层以及所述种子层。

进一步地，所述硅衬底为低阻硅陪片。

进一步地，还包括步骤：通过第一金属电极以及第二金属电极施加负向偏压，测量MOS结构绝缘层电容C₀；

通过公式计算绝缘层厚度；

其中，ε为真空介电常数，l为MOS结构氧化层厚度，R_B为硅通孔半径。

本发明提供的硅通孔绝缘层淀积工艺检测方法,基于硅通孔结构形成用于检测的的MOS结构；从而采用电学测量的方法获取MOS结构的漏电流以及击穿电压，以此作为评判硅通孔绝缘层的淀积质量；从而提升测量效率，同时大大降低了测量方法及装置的复杂程度；通过利用此类硅通孔形成MOS结构，能够在不拆封器件的情况下完成绝缘层质量参数的测量，从而避免了现有检测方法中的，对器件本身的伤害。

附图说明

图1为基于复杂外围测试网络的硅通孔绝缘层淀积质量检测方法示意图；

图2为一种基于硅通孔电学特性的硅通孔绝缘层淀积质量检测方法示意图；

图3为本发明实施例提供的硅通孔MOS结构示意图；

图4为本发明实施例提供的MOS结构等效电路示意图；

图5为本发明实施例提供的MOS结构C-V曲线。

具体实施方式

参见图3，本发明提供了一种硅通孔绝缘层淀积工艺检测方法，待检测的硅通孔结构包括：硅通孔、硅衬底3、氧化物层2、填充金属1、第一金属电极4以及第二金属电极5；硅衬底3为重掺杂硅衬底，便于形成欧姆接触，从而形成有效的MOS结构，实现基于电学测量的淀积工艺检测方法；硅通孔位于硅衬底3上；氧化物层2位于硅通孔内壁上；填充金属1填充在以氧化物层为侧壁的硅通孔内；第一金属电极4与填充金属1相连，并外露于硅通孔结构的封装外壳，并引出连接管脚，便于测量使用；第二金属电极5与硅衬底3形成欧姆连接，并外露于硅通孔结构的封装外壳，从而形成基于硅通孔结构的MOS结构；即金属Metal-氧化物Oxide-半导体Semiconductor结构。

基于上述MOS结构的检测方法包括以下步骤：