[实用新型]一种硅通孔的电迁移测试结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件测试领域，特别是涉及一种硅通孔的电迁移测试结构。

背景技术

穿透硅通孔技术，一般简称硅通孔技术，英文缩写为TSV(throughsiliconvia)。它是三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新的技术解决方案。由于硅通孔技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小，可以有效地实现这种3D芯片层叠，制造出结构更复杂、性能更强大、更具成本效率的芯片，成为了目前电子封装技术中最引人注目的一种技术。

随着几何尺寸的不断扩大，电流密度在电路互连中急剧增加，带来的一个最主要的可靠性问题就是电迁移。电迁移(ElectroMigration，EM)是半导体铝铜制程工艺后段可靠性评估的重要项目之一，由导电电子与扩散的金属原子之间的动量转移导致。在一定温度下，在金属中施加一定的电流，当电迁移发生时，一个运动电子的部分动量转移到邻近的激活离子，这就导致该离子离开原始位置。当电流密度较大时，电子在静电场力的驱动下从阴极向阳极定向移动形成“电子风”(ElectronWind)，进而会引起庞大数量的原子远离它们的原始位置。随着时间的推移，电迁移会导致导体，尤其是狭窄的导线中出现断裂或缺口进而阻止电子的流动，这种缺陷被称为空洞(Void)或内部失效，即开路。电迁移还会导致导体中的原子堆积并向邻近导体漂移进而形成突起物(Hillock)，产生意外的电连接，即短路。由于硅通孔由金属填充，因此也存在电迁移现象。

由于硅通孔需要贯通整个硅芯片，在对硅通孔进行电迁移测试时，往往需要施加大电流，以加速测试，但是大电流势必会产生较大的焦耳热，而焦耳热会使得整个硅通孔电迁移测试结构的温度在原测试温度条件下升高，使得硅通孔电迁移测试结构的实际测试问题提高，继而对电迁移测试结果产生影响，无法准确评价其电迁移特性。

因此，如何避免大电流引起的焦耳热对硅通孔电迁移测试的影响，提高硅通孔电迁移测试的准确性，保证半导体结构的质量和可靠性，进而提高半导体器件的良品率已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种硅通孔的电迁移测试结构，用于解决现有技术中硅通孔电迁移测试中大电流产生的焦耳热影响测试结果的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种硅通孔的电迁移测试结构，所述硅通孔的电迁移测试结构至少包括：

通过第一底层金属连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别连接第一测试端及第二测试端，所述第一硅通孔、所述第二硅通孔及所述第一底层金属的周围设置一温度传感器，以对所述第一硅通孔、所述第二硅通孔及所述第一底层金属通电后的温度进行检测。

优选地，所述温度传感器包括第二底层金属、多晶硅层、第三硅通孔、第四硅通孔、第三测试端以及第四测试端；所述第二底层金属包围于所述第一底层金属的四周，与所述第一底层金属位于同一金属层；所述多晶硅层位于所述第二底层金属的上方，通过通孔与所述第二底层金属连接，并覆盖于所述第一底层金属上方；所述第三硅通孔的一端连接所述第二底层金属，另一端连接所述第三测试端；所述第四硅通孔的一端连接所述第二底层金属，另一端连接所述第四测试端。

更优选地，所述第一底层金属及所述第二底层金属的材质为Cu或Al。

更优选地，所述测试端包括电压测试端和电流测试端。

更优选地，各测试端与平行设置。

更优选地，各硅通孔中填充的材质为Cu或Al。

如上所述，本实用新型的硅通孔的电迁移测试结构，具有以下有益效果：

本实用新型的硅通孔的电迁移测试结构在原有测试结构的基础上增加温度传感器，以此感知大电流产生的焦耳热，并据此调节电迁移测试的温度环境，进而避免焦耳热效应对测试结构的影响，提高硅通孔电迁移测试的准确性和半导体产品的良率。

附图说明

图1显示为本实用新型的硅通孔的电迁移测试结构的侧视示意图。

图2显示为本实用新型的硅通孔的电迁移测试结构的俯视示意图。

元件标号说明

1硅通孔的电迁移测试结构

111第一底层金属

112第二底层金属

121～124第一～第四硅通孔

131～134第一～第四测试端

14多晶硅层

15通孔

F1、F1’、F2、F2’第一～第四电压测试端