CN105990177B - 缺陷定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种缺陷定位方法，包括：提供半导体基底，所述半导体基底内包括多个在垂直方向延伸的金属塞，所述半导体基底的材料对激光具有透光性；沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面，所述断面与所述金属塞的距离大于等于100μm；以及对所述金属塞通电，并用所述激光从所述断面对所述半导体基底进行照射，并进行热点分析，通过亮点的位置判断缺陷在垂直方向的深度。由于所述半导体基底的材料对激光具有透光性，所以，如果所述金属塞中具有缺陷，所述缺陷经过激光的照射，所述缺陷的电阻值会发生变化，并呈现出亮点，从而经过热点分析，通过亮点的位置判断缺陷在垂直方向的深度。

Description

缺陷定位方法

技术领域

本发明涉及半导体有效性测试技术领域，特别是涉及一种缺陷定位方法。

背景技术

为了满足电子产品发展的需求，3D堆叠式封装技术已被视为能否以较小尺寸来制造高效能芯片的关键，而硅通孔(TSV)技术是透过以垂直导通来整合晶圆堆栈的方式，以达到芯片间的电气互连，该技术让元件整合的方式进入到利用穿孔信道的区域数组式互连(Area-array-like Interconnects)的新阶段，让不同的芯片或晶圆能够堆栈在一起，并实现更快的速度、更少的噪声，以及更强的功能，这将促使电子产品能实现创新性的应用。因此3D硅通孔技术一经问世，便受到了广泛的关注与青睐。

在集成电路(integrated circuit，简称IC)制造工艺中，3D封装硅通孔技术是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术。在现有技术的硅通孔技术中，在半导体基底(一般为硅基底)中制备硅通孔，并在所述硅通孔中填充金属塞，通过所述金属塞实现层叠晶圆之间的电性导通。硅通孔技术能够很好的节约制造成本，且有效提高集成电路系统的整合度与效能。

由于TSV结构的特殊性，针对TSV的失效分析变得异常的困难。由于TSV非常的深(>100um)，现有的测试方法无法定位到金属塞在垂直方向失效的深度，从而使得无效分析就变得无从下手。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种缺陷定位方法，能够有效地定位金属塞在垂直方向的失效深度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种缺陷定位方法，包括：

提供半导体基底，所述半导体基底内包括多个在垂直方向延伸的金属塞，所述半导体基底的材料对激光具有透光性；

沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面，所述断面与所述金属塞的距离大于等于100μm；以及

对所述金属塞通电，并用所述激光从所述断面对所述半导体基底进行照射，并进行热点分析，通过亮点的位置判断缺陷在垂直方向的深度。

可选的，在所述沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面的步骤之前还包括：

对所述金属塞通电，并用所述激光沿所述垂直方向对所述半导体基底进行照射，并进行热点分析，通过亮点的位置判断缺陷的在水平方向的位置。

可选的，所述半导体基底100在垂直方向Y的上方还设置有电介质层，所述电介质层中包括互连层以及两个垫片，所述垫片位于所述电介质层的顶部，所述互连层将所述金属塞电性引出到两个所述垫片。

可选的，多个所述金属塞沿水平第一方向依次排列。

可选的，两个所述垫片位于所述金属塞在水平第二方向上的同一侧，所述水平第一方向和水平第二方向相垂直。

可选的，所述金属塞与两个所述垫片在所述水平第二方向上的距离均为大于等于100μm。

可选的，在所述沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面步骤中，在所述垫片处制备所述断面。

可选的，通过研磨抛光的方法制备所述断面。

可选的，所述半导体基底的材料为硅。

可选的，所述金属塞位于硅通孔内。

与现有技术相比，本发明提供的缺陷定位方法具有以下优点：

在本发明提供的缺陷定位方法中，沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面，所述断面与所述金属塞的距离大于等于100μm，然后对所述金属塞通电，并用所述激光从所述断面对所述半导体基底进行照射，由于所述半导体基底的材料对激光具有透光性，所以，如果所述金属塞中具有缺陷，所述缺陷经过激光的照射，所述缺陷的电阻值会发生变化，并呈现出亮点，从而经过热点分析(Hotspot)，通过亮点的位置判断缺陷在垂直方向的深度。

附图说明

图1为本发明一实施例中缺陷定位方法的流程图；

图2-图7为本发明一实施例的缺陷定位方法的过程中器件结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的缺陷定位方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种缺陷定位方法，包括：

步骤S11：提供半导体基底，所述半导体基底内包括多个在垂直方向延伸的金属塞，所述半导体基底的材料对激光具有透光性；

步骤S12：沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面，所述断面与所述金属塞的距离大于等于100μm；以及

步骤S13：对所述金属塞通电，并用所述激光从所述断面对所述半导体基底进行照射，并进行热点分析，通过亮点的位置判断缺陷在垂直方向的深度。

在步骤S13中，由于所述半导体基底的材料对激光具有透光性，所以，如果所述金属塞中具有缺陷，所述缺陷经过激光的照射，所述缺陷的电阻值会发生变化，并呈现出亮点，从而经过热点分析(Hotspot)，通过亮点的位置判断缺陷在垂直方向的深度。

以下，请参阅图1-图7具体说明本发明一实施例的缺陷定位方法。

首先，如图1所示，进行步骤S11，参考图2-图4，其中，图2为器件结构的俯视图，图3为图2沿AA’线的剖面图，图4为图2沿BB’线的剖面图，在图中，X1为水平第一方向，X2为水平第二方向，Y为垂直方向，水平第一方向X1和水平第二方向X2相垂直，垂直方向Y分别与水平第一方向X1和水平第二方向X2相垂直。如图3所示，提供半导体基底100，所述半导体基底100内包括多个在垂直方向Y延伸的金属塞110，所述半导体基底100的材料对激光具有透光性。较佳的，所述半导体基底100的材料为硅，硅对激光具有良好的透光性，如图3所示，所述金属塞110位于硅通孔120内。

较佳的，所述半导体基底100在垂直方向Y的上方还设置有电介质层200，所述电介质层200中包括互连层210以及两个垫片220，所述垫片220位于所述电介质层200的顶部，所述互连层210将所述金属塞110电性引出到两个所述垫片220。在图3中，所述互连层210包括第一层金属线M1、第一通孔V1、第二层金属线M2、第二通孔V2、第三层金属线M3以及第三通孔V3，但是所述互连层210并不限于图3所示的结构，所述互连层210还可以包括更多层的金属线，此为本领域的技术人员可以理解的，在此不作赘述。

较佳的，如图2所示，多个所述金属塞110沿水平第一方向X1上依次排列，在步骤S13中可以清楚地观察到亮点。此外，多个所述金属塞110的排列方式并不限于图2所示的方式，多个所述金属塞110还可以排列成多行或无规则排列，只要多个所述金属塞110在水平第二方向X2无重叠，亦在本发明的思想范围之内。

较佳的，如图2所示，两个所述垫片220位于所述金属塞110在水平第二方向X2上的同一侧，有利于制备断面。优选的，所述金属塞110与两个所述垫片220在所述水平第二方向X2上的距离均为大于等于100μm，例如200μm、500μm、800μm、1000μm等等。

在本实施例中，在步骤S11和S12之间，还包括：对所述金属塞100通电，如图3所示，并用所述激光30沿所述垂直方向Y对所述半导体基底100进行照射。如图5所示，图5为图3沿激光照射方向看到的器件结构的示意图，由于所述半导体基底100的材料对激光30具有透光性，所以，如果所述金属塞110中具有缺陷，所述缺陷经过激光30的照射，所述缺陷的电阻值会发生变化，并呈现出亮点111，从而经过热点分析(Hotspot)，通过亮点111的位置判断缺陷在水平方向(包括水平第一方向X1和水平第二方向X2)的位置。

然后，进行步骤S12，沿着所述垂直方向Y对半导体基底100制备断面130，所述断面130与所述金属塞110的距离大于等于100μm，使得当进行步骤S13时，所述激光30既可以透过所述半导体基底100照射到所述金属塞110，又可以保证不会损伤到所述金属塞110。由于在本实施例中，所述金属塞110与两个所述垫片220在所述水平第二方向X2上的距离均为大于等于100μm，所以，如图6所示，在所述垫片220处制备所述断面130，所述断面130可以切掉部分所述垫片220，也可以沿着所述垫片220的边制备所述断面130。较佳的，可以通过研磨抛光的方法制备所述断面130，精确度高，且损伤小。

最后，进行步骤S13，对所述金属塞110通电，一班可以通过对所述垫片220通电实现对所述金属塞110通电，此为本领域的技术人员可以理解的，在此不作赘述。如图6所示，用所述激光30从所述断面130对所述半导体基底100进行照射，。如图7所示，图7为图6沿激光照射方向看到的器件结构的示意图，由于所述半导体基底100的材料对激光30具有透光性，所以，如果所述金属塞110中具有缺陷，所述缺陷经过激光30的照射，所述缺陷的电阻值会发生变化，并呈现出亮点112，从而经过热点分析(Hotspot)，通过亮点112的位置判断缺陷在垂直方向Y的深度。

综上，本发明提供一种缺陷定位方法，包括：提供半导体基底，所述半导体基底内包括多个在垂直方向延伸的金属塞，所述半导体基底的材料对激光具有透光性；沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面，所述断面与所述金属塞的距离大于等于100μm；以及对所述金属塞通电，并用所述激光从所述断面对所述半导体基底进行照射，并进行热点分析，通过亮点的位置判断缺陷在垂直方向的深度。由于所述半导体基底的材料对激光具有透光性，所以，如果所述金属塞中具有缺陷，所述缺陷经过激光的照射，所述缺陷的电阻值会发生变化，并呈现出亮点，从而经过热点分析(Hotspot)，通过亮点的位置判断缺陷在垂直方向的深度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种缺陷定位方法，其特征在于，包括：

提供半导体基底，所述半导体基底内包括多个在垂直方向延伸的金属塞，所述半导体基底的材料对激光具有透光性；

沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面，所述断面与所述金属塞的距离大于等于100μm；以及

对所述金属塞通电，并用所述激光从所述断面对所述半导体基底进行照射，并进行热点分析，通过亮点的位置判断缺陷在垂直方向的深度。

2.如权利要求1所述的缺陷定位方法，其特征在于，在所述沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面的步骤之前还包括：

对所述金属塞通电，并用所述激光沿所述垂直方向对所述半导体基底进行照射，并进行热点分析，通过亮点的位置判断缺陷的在水平方向的位置。

3.如权利要求1或2所述的缺陷定位方法，其特征在于，所述半导体基底100在垂直方向Y的上方还设置有电介质层，所述电介质层中包括互连层以及两个垫片，所述垫片位于所述电介质层的顶部，所述互连层将所述金属塞电性引出到两个所述垫片。

4.如权利要求3所述的缺陷定位方法，其特征在于，多个所述金属塞沿水平第一方向依次排列。

5.如权利要求4所述的缺陷定位方法，其特征在于，两个所述垫片位于所述金属塞在水平第二方向上的同一侧，所述水平第一方向和水平第二方向相垂直。

6.如权利要求4所述的缺陷定位方法，其特征在于，所述金属塞与两个所述垫片在所述水平第二方向上的距离均为大于等于100μm。

7.如权利要求6所述的缺陷定位方法，其特征在于，在所述沿着所述垂直方向对半导体基底制备断面步骤中，在所述垫片处制备所述断面。

8.如权利要求1所述的缺陷定位方法，其特征在于，通过研磨抛光的方法制备所述断面。

9.如权利要求1所述的缺陷定位方法，其特征在于，所述半导体基底的材料为硅。

10.如权利要求9所述的缺陷定位方法，其特征在于，所述金属塞位于硅通孔内。