[发明专利]表征TSV微制造过程及其产品

说明书

技术领域

本发明总体上涉及检查在半导体衬底(substrate，基板)内和/或穿过半导体衬底形成的结构。

背景技术

近年来，使用通孔(vias)作为有效地封装半导体装置的方法已迅速发展。遗憾的是，对通孔的精确表征导致通常与更成熟的半导体制造过程关联的实现产量方面的困难。因此，作为半导体装置和封装的制造过程的一部分，需要更精确地表征在半导体衬底上以及穿过半导体衬底形成的通孔的性质。

发明内容

本发明提供了一种评估硅通孔的质量水平的方法，所述硅通孔形成在衬底中，所述方法包括：在所述衬底的正面侧处获得关于硅通孔的顶端的几何信息；在所述衬底的反面侧处获得关于硅通孔的底端的几何信息；将所述硅通孔的所述顶端的几何信息和所述底端的几何信息对准，以确定所述硅通孔的相应的顶端和底端的对准。

本发明还提供了一种表征微制造过程并表征由所述微制造过程形成的产品的方法，所述方法包括：在衬底的正面侧处确定多个硅通孔的位置；在衬底的反面侧处确定相同的所述多个硅通孔的位置；以及确定硅通孔的位置在所述衬底的正面侧处和所述衬底的反面侧处之间存在未对准，以在微制造过程中标识过程偏移。

本发明还提供了一种表征微制造过程并表征由所述微制造过程形成的产品的方法，所述方法包括：在衬底的正面侧处确定多个硅通孔的位置；确定相同的所述多个硅通孔的底端在衬底内的位置；以及确定在所述衬底的所述正面侧处的硅通孔的位置与所述硅通孔的所述底端在所述衬底内的位置之间存在未对准，以标识微制造过程中的过程偏移。

本发明还提供了一种用于表征晶片并表征改变晶片的过程的干涉仪，所述干涉仪包括：宽频光源，所述宽频光源的输出沿第一光路被引导朝向待表征的衬底；分束器，所述分束器沿所述第一光路设置，所述分束器将来自所述第一光路的光的至少一部分引导至第二光路；物镜，所述物镜用于将沿所述第一光路传播的光聚焦到所述衬底上，所述物镜从所述衬底收集光并使来自所述衬底的光沿所述第一光路返回至所述分束器，所述分束器将从所述衬底返回的光的至少一部分引导到第三光路上；光学装置，所述光学装置用于将在所述第二光路上传播的光反射回所述分束器，所述分束器将该光的至少一部分传递到所述第三光路上，对于预定范围的波长，所述光学装置具有的特征色差与所述物镜的特征色差相差一预定量；以及分光仪，所述分光仪用于接收沿所述第三光路传播的光，并根据该光确定表示所述衬底的特征的干涉图案。

附图说明

图1是现有技术的使用3D封装技术形成的理想半导体装置的示意性剖视图。

图2a-2c是外形渐细程度不同的通孔的剖视图。

图3是衬底上形成的示例性TSV(硅通孔)的示意性剖面。

图4是示出确定TSV端部之间的尺寸和位置的偏移的示意图。

图5是示出确定TSV端部之间的尺寸和位置的偏移的示意图，其中TSV端部的形状不规则。

图6是干涉仪的示意图，其中光源和分光仪至少部分地共享光纤导管。

图7是干涉仪的示意图，其中光源和分光仪设置在光学系统的不同支路(leg)。

图8a-8c是可用于在光学系统内施加差异色差的光学组件的图解视图。

图9是干涉图的示意图，其将干涉仪所感测的干涉条纹(interference fringes)的强度与干涉光的波长关联。

具体实施方式

在以下对本发明的详细描述中，参考了形成本发明一部分的附图，且在这些附图中，以图示方式示出了可实践本发明的具体实施方案。在所有这些附图中，相同的附图标记描述基本相似的组件。对这些实施方案进行了足够详细的描述，以使得本领域中的技术人员能够实践本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，可采用其它实施方案，且可进行结构、逻辑和电气上的改变。因此，不应从限制意义上理解以下详细描述，且本发明的范围仅由所附权利要求及其等同物限定。

在图1中可看到使用高级3D封装技术封装的理想半导体装置的剖面。各个芯片或晶片(die，管芯)通过中介层(interposer，插入器)和球栅阵列封装连接至外部电子基础设施(例如电路板)，而非使用实际线丝(金丝或铜丝)。在图中可看出，硅通孔或TSV用于将耦接至封装正面或形成为封装正面的部件的晶片电连接。一般而言，TSV仅仅为穿过衬底形成的孔，衬底填充有导电材料以使电流穿过衬底。因此，预期了除图1示出的TSV的构造和应用之外的构造和应用。