[发明专利]具有测试单元的半导体器件、电子器件和测试方法

说明书

本发明公开一种具有测试单元的半导体器件、电子器件和测试方法，该半导体器件能够检测从硅穿孔（TSV）迁移的铜（Cu）离子所导致的有缺陷或有故障的部分，由此提高器件性能和可靠性。该半导体器件包括：半导体基板，其包括由器件隔离区限定的有源区；硅穿孔（TSV），其形成为穿过半导体基板；以及测试单元，其形成在TSV附近，以确定存不存在由TSV导致的金属污染。

技术领域

本发明涉及半导体器件，更具体地涉及如下技术：检测从硅穿孔（TSV）迁移的铜（Cu）离子所导致的有缺陷或有故障的部分，以提高器件性能和可靠性。

背景技术

在半导体集成电路（IC）的封装技术中，已经快速地开发出三维（3D）堆叠技术以提高封装密度并减小电子部件的尺寸，以便制造出高性能的半导体器件。3D堆叠封装是通过堆叠多个存储容量相同或不同的芯片而形成的，并通常被称为芯片堆叠封装。

与单层芯片封装相比，芯片堆叠封装能够以相对较低的成本大量地生产。然而，在堆叠芯片封装中，随着堆叠芯片的数量和尺寸的增加，用于堆叠芯片之间的电连接的线间距可能会减小至尺寸不足。

为了解决上述问题，已提出了硅穿孔（TSV）结构来实现堆叠芯片封装。更具体地说，在晶片中的每个芯片中形成TSV之后，利用TSV来竖直地实现芯片之间的物理连接和电连接。

然而，如果在制造工序中使TSV反复地经受热处理，那么包含在TSV中的金属材料（例如Cu离子）可能扩散或渗入半导体器件的有源区中。结果，半导体器件封装的电学性能可能劣化。

发明内容

本发明旨在提供一种基本解决了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的具有测试单元的半导体器件、具有该半导体器件的电子器件、以及用于测试该半导体器件的方法。

本发明涉及一种包括测试单元的半导体器件，该测试单元能够检测由从硅穿孔（TSV）迁移过来的铜（Cu）离子。

根据实施例的一个方面，一种半导体器件包括：半导体基板，其包括由器件隔离区限定的有源区；触点，其包含金属材料并形成在所述半导体基板上；以及测试单元，其形成在所述触点附近，用以确定由所述触点导致的金属污染。

所述触点是形成为穿过所述半导体基板的硅穿孔（TSV），或者是形成在所述半导体基板上的金属触点。

根据实施例的另一方面，一种半导体器件包括：逻辑单元，其形成在半导体基板上，用以执行存储操作；硅穿孔（TSV），其形成为穿过所述半导体基板；以及测试单元，其形成在所述逻辑单元与所述TSV之间，用以确定所述TSV附近的半导体基板中存不存在短路。

根据实施例的另一方面，一种测试半导体器件的方法，所述半导体器件包括：半导体基板，其包括由器件隔离区限定的有源区；硅穿孔（TSV），其形成为穿过所述半导体基板；以及测试单元，其形成在所述TSV附近。所述方法包括以下步骤：向所述测试单元施加电压；测量在所述测试单元中流动的电流值；以及利用所测得的电流值来确定所述测试单元中存不存在短路。

根据实施例的另一方面，一种电子器件包括：存储器件，其构造成响应数据输入/输出（I/O）控制信号来存储数据和读出已存储的数据；以及存储器控制器，其构造成产生所述数据I/O控制信号，并执行所述存储器件的控制数据I/O操作，其中，所述存储器件包括：半导体基板，其包括由器件隔离区限定的有源区；触点，其包含金属材料并形成在所述半导体基板上；以及测试单元，其形成在所述触点附近，用以确定存不存在由所述触点导致的金属污染。

所述测试单元包括：第一连接结构和第二连接结构，其在所述半导体基板上以预定距离相隔开；第三连接结构，其在所述第一连接结构与所述第二连接结构之间形成在所述有源区上；以及第四连接结构，其与所述第二连接结构相连，其中，向所述测试单元施加电压的步骤包括：向所述第三连接结构施加接地电压；以及向所述第四连接结构施加电源电压。