本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種半導(dǎo)體的測試結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，目前半導(dǎo)休器件的特征尺寸己經(jīng)變得非常小，然而為了以提高半導(dǎo)體芯片的集成度，采用穿硅通孔來增加集成度，利用穿硅通孔具有以下三個優(yōu)點：1、高密度集成；2、大幅地縮短電互連的長度；3、可以把具有不同功能的芯片集成在一起來實現(xiàn)封裝芯片的多功能。因而，利用穿硅通孔堆疊結(jié)構(gòu)的技術(shù)曰益成為一種較為流行的芯片封裝技術(shù)。

穿硅通孔是一種貫穿硅基材的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，主要功能是用來互連集成電路芯片，其制作方法大體上是先在各芯片預(yù)定處形成垂直通孔，再于各通孔內(nèi)形成絕緣層，于絕緣層上形成晶種層，然后以電鍍方法將通孔填滿金屬，再以晶背研磨使穿硅通孔的一端曝露出來。晶圓經(jīng)過切割后，多個集成電路芯片可堆棧在封裝基板上，形成三維立體芯片封裝，經(jīng)由穿硅通孔在垂直方向?qū)崿F(xiàn)相互連接。采用這種方式可以大幅縮小芯片尺寸，提高芯片的晶體管密度，改善層間電氣互聯(lián)性能，提升芯片運行速度，降低芯片的功耗。但是相鄰兩穿硅通孔間易產(chǎn)生不容忽視的寄生電容，寄生電容的存在大大影響半導(dǎo)體器件的運作。

另外，在芯片測試結(jié)構(gòu)中，涉及到退火步驟，造成穿硅通孔結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體基底需承受一定溫度，而穿硅通孔內(nèi)填充的導(dǎo)電材料(例如銅)，與半導(dǎo)體基底材質(zhì)(例如硅)，由于銅的熱膨脹系數(shù)大于硅的熱膨脹系數(shù)，導(dǎo)致與穿硅通孔連接的金屬層發(fā)生扭曲變形，甚至撕裂，導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片的可靠性降低，且性能不穩(wěn)定。

為了提高半導(dǎo)體芯片中穿硅通孔的性能，現(xiàn)設(shè)計一種半導(dǎo)體的測試結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體的測試結(jié)構(gòu)，通過在第一測試金屬層和第二測試金屬層間設(shè)置有絕緣層，避免因半導(dǎo)體基底與穿硅通孔的熱膨脹系數(shù)不同造成穿硅通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料流入半導(dǎo)體基底內(nèi)；通過在穿硅通孔的周圍設(shè)置有若干氣洞，且在氣洞內(nèi)未填充滿硅養(yǎng)層，以形成氣胞，解決了半導(dǎo)體芯片中穿硅通孔的穩(wěn)定性差、可靠性差以及工作性能差的問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種半導(dǎo)體的測試結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體基底，位于所述半導(dǎo)體基底表面上的第一測試金屬層、第二測試金屬層、第一絕緣層和第一導(dǎo)電金屬層,位于半導(dǎo)體基底內(nèi)的穿硅通孔，位于穿硅通孔周圍的孔洞以及位于孔洞內(nèi)的氣胞；

所述第一測試金屬層、第二測試金屬層和第一絕緣層位于半導(dǎo)體基底的第一表面上，所述第一測試金屬層與第二測試金屬層間設(shè)置有第一絕緣層；所述第一導(dǎo)電金屬層位于半導(dǎo)體基底的第二表面上；

所述半導(dǎo)體基底內(nèi)橫穿若干穿硅通孔，所述穿硅通孔包括第二絕緣層和導(dǎo)電材料，所述第二絕緣層位于穿硅通孔的側(cè)壁上，所述導(dǎo)電材料填充至第二絕緣層內(nèi)；

所述穿硅通孔的周圍設(shè)置有孔洞，所述孔洞內(nèi)填充有硅養(yǎng)層。

進一步地，所述半導(dǎo)體基底的第一表面和第二表面相對設(shè)計。

進一步地，所述第一測試金屬層為矩形結(jié)構(gòu)，所述第二測試金屬層為半封閉結(jié)構(gòu)或全封閉結(jié)構(gòu)，且所述第一測試金屬層設(shè)置在第二測試金屬層內(nèi)。

進一步地，所述第一絕緣層的厚度小于第一測試金屬層和第二測試金屬層的厚度。

進一步地，所述第一導(dǎo)電金屬層的數(shù)量與穿硅通孔的數(shù)量相同。

進一步地，所述若干穿硅通孔的一端分別與一個第一導(dǎo)電金屬層連接，所述若干穿硅通孔的另一端均與第一測試金屬層連接。

進一步地，所述硅養(yǎng)層未填滿孔洞，使得在孔洞內(nèi)形成有氣胞，所述氣胞截面形狀為橢圓形結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過在半導(dǎo)體基底的一表面分別設(shè)置有第一測試金屬層和第二測試金屬層，且在第一測試金屬層與第二測試金屬層之間設(shè)置有絕緣層，能夠有效地避免因半導(dǎo)體基底與穿硅通孔的熱膨脹系數(shù)不同造成的穿硅通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料流入半導(dǎo)體基底內(nèi)，大大提高穿硅通孔的穩(wěn)定性和可靠性；通過在穿硅通孔的周圍設(shè)置有若干氣洞，且在氣洞內(nèi)未填充滿硅養(yǎng)層，以形成氣胞，不僅能夠降低穿硅通孔的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體基底的熱膨脹系數(shù)間的差距，進一步地提高穿硅通孔的穩(wěn)定性和可靠性，而且能夠降低穿硅通孔間的寄生電容，提高半導(dǎo)體器件的工作性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種半導(dǎo)體的測試結(jié)構(gòu)整體示意圖；

圖2為本發(fā)明中半導(dǎo)體的測試結(jié)構(gòu)的部分組成示意圖；

圖3為本發(fā)明中半導(dǎo)體的測試結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖4為本發(fā)明中氣洞與穿硅通孔示意圖；

圖5為本發(fā)明中氣胞位置示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1所示，本發(fā)明為一種半導(dǎo)體的測試結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體基底100，位于半導(dǎo)體基底100表面上的第一測試金屬層101、第二測試金屬層102、第一絕緣層103和第一導(dǎo)電金屬層201,位于半導(dǎo)體基底100內(nèi)的穿硅通孔300，位于穿硅通孔300周圍的孔洞400以及位于孔洞400內(nèi)的氣胞401；

半導(dǎo)體基底100包括第一表面和第二表面，且第一表面與第二表面相對設(shè)計，如圖2、3所示，第一測試金屬層101、第二測試金屬層102和第一絕緣層103位于半導(dǎo)體基底100的第一表面上，第一測試金屬層101為矩形結(jié)構(gòu)，第二測試金屬層102為半封閉結(jié)構(gòu)或全封閉結(jié)構(gòu)，且第一測試金屬層101設(shè)置在第二測試金屬層102內(nèi)，第一測試金屬層101和第二測試金屬層102間設(shè)置有第一絕緣層103，其中第一絕緣層103的厚度小于第一測試金屬層101和第二測試金屬層102的厚度；第一導(dǎo)電金屬層201位于半導(dǎo)體基底100的第二表面上。

如圖4、5所示，半導(dǎo)體基底100內(nèi)橫穿若干穿硅通孔300，穿硅通孔300的截面為圓形，若干穿硅通孔300的一端分別與一個第一導(dǎo)電金屬層201連接，若干穿硅通孔300的另一端均與第一測試金屬層101連接，穿硅通孔300包括第二絕緣層302和導(dǎo)電材料301，第二絕緣層302位于穿硅通孔300的側(cè)壁上，且第二絕緣層302的厚度小于穿硅通孔300的半徑，導(dǎo)電材料301填充至第二絕緣層302內(nèi)。

在穿硅通孔300的周圍設(shè)置有孔洞400，保證相鄰兩穿硅通孔300間至少有一個孔洞400，增加透氣性，在孔洞400內(nèi)填充有硅養(yǎng)層402，且硅養(yǎng)層402未將孔洞400充滿，因而在孔洞400內(nèi)形成有氣胞401，其中硅氧層402可以是利用化學(xué)氣相沉積工藝形成，或者可以利用旋涂式玻璃工藝形成，其中，氣胞401截面形狀可為橢圓形結(jié)構(gòu)。

另外，根據(jù)還可以利用低介電常數(shù)材料來進行填孔洞400，還可選用低介電常數(shù)材料層將孔洞400全部填滿，而不形成空氣胞。

穿硅通孔300在制作的過程中，由于退火等高溫工藝的處理，造成穿硅通孔300內(nèi)部的導(dǎo)電材料301和半導(dǎo)體基底100受熱膨脹，導(dǎo)電材料301的膨脹系數(shù)大于半導(dǎo)體基底100的膨脹系數(shù)，進而第一測試金屬層101向上拱起，導(dǎo)致第一測試金屬層101與第二絕緣層302間存在間隙，導(dǎo)電材料301通過間隙流出，使得該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在測試的過程中存在漏電流現(xiàn)象，同時，導(dǎo)電材料302通過間隙擴散進入半導(dǎo)體基底100內(nèi)，放大了穿硅通孔300的不穩(wěn)定性和不可靠性，為了提高穿硅通孔300的可靠性，可在第一測試金屬層101與第二測試金屬層102間設(shè)置第一絕緣層103。

本發(fā)明通過在半導(dǎo)體基底的一表面分別設(shè)置有第一測試金屬層和第二測試金屬層，且在第一測試金屬層與第二測試金屬層之間設(shè)置有絕緣層，能夠有效地避免因半導(dǎo)體基底與穿硅通孔的熱膨脹系數(shù)不同造成的穿硅通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料流入半導(dǎo)體基底內(nèi)，大大提高穿硅通孔的穩(wěn)定性和可靠性；通過在穿硅通孔的周圍設(shè)置有若干氣洞，且在氣洞內(nèi)未填充滿硅養(yǎng)層，以形成氣胞，不僅能夠降低穿硅通孔的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體基底的熱膨脹系數(shù)間的差距，進一步地提高穿硅通孔的穩(wěn)定性和可靠性，而且能夠降低穿硅通孔間的寄生電容，提高半導(dǎo)體器件的工作性能。

以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。