專利名稱：一種微加熱裝置及形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技木，特別涉及一種為待檢測(cè)器件升溫的微加熱裝置及形成方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的集成度不斷提高，集成電路中的器件密度和電流速率變得越來越高，集成電路會(huì)產(chǎn)生越來越高的能量。因此，集成電路中器件的高溫可靠性變得越來越重要，越來越多的對(duì)集成電路的測(cè)試需要在較高溫度下進(jìn)行。例如，對(duì)金屬互連線的電遷移檢測(cè)、對(duì)柵介質(zhì)層的與時(shí)間相關(guān)的電介質(zhì)測(cè)試、器件的高溫壽命測(cè)試等，都需要在較高溫度下進(jìn)行，以便能獲得在較高溫度下器件的電學(xué)性能。傳統(tǒng)的電遷移檢測(cè)、與時(shí)間相關(guān)的電介質(zhì)測(cè)試、器件的高溫壽命測(cè)試等通過封裝級(jí)可靠性測(cè)試(Package level reliability test)來完成,但是這種電遷移評(píng)價(jià)方法需要對(duì)樣品劃片后進(jìn)行芯片封裝并裝入烘箱測(cè)試。在這個(gè)裝配過程中，由于靜電放電而導(dǎo)致操作性損壞的可能性非常大，消耗硅片。在評(píng)價(jià)過程中，從芯片封裝到評(píng)價(jià)完成需要幾周時(shí)間，這就使我們不能對(duì)金屬互連線的質(zhì)量進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控。晶圓級(jí)可靠性測(cè)試(Wafer-level reliability test)則可以避免電遷移評(píng)價(jià)過程中周期過長(zhǎng)的問題。下面以金屬互連線電遷移測(cè)試裝置為例對(duì)現(xiàn)有的晶圓級(jí)可靠性測(cè)試過程中對(duì)器件進(jìn)行加熱的方法進(jìn)行說明。所述金屬互連線電遷移測(cè)試裝置的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括:進(jìn)行電遷移可靠性測(cè)試的待檢測(cè)金屬互連線10，位于所述待檢測(cè)金屬互連線10兩端的金屬互連層21和22，所述金屬互連層21具有第一加載節(jié)點(diǎn)Fl和第一感測(cè)節(jié)點(diǎn)SI，所述金屬互連層22具有第二加載節(jié)點(diǎn)F2和第二感測(cè)節(jié)點(diǎn)S2。首先通過在第一加載節(jié)點(diǎn)Fl和第ニ加載節(jié)點(diǎn)F2之間施加偏置電壓，產(chǎn)生電流，然后通過第一感測(cè)節(jié)點(diǎn)SI和第二感測(cè)節(jié)點(diǎn)S2分別感測(cè)第一加載節(jié)點(diǎn)F1、第二加載節(jié)點(diǎn)F2之間施加偏置電壓后產(chǎn)生的電壓，進(jìn)行電遷移可靠性測(cè)試。通常，利用傳統(tǒng)互連線電遷移測(cè)試裝置進(jìn)行互連線晶圓級(jí)可靠性測(cè)試是在室溫環(huán)境中進(jìn)行的，因此需要通過圖1中互連線電遷移測(cè)試裝置的第一加載節(jié)點(diǎn)Fl和第二加載節(jié)點(diǎn)F2向圖1中互連線電遷移測(cè)試裝置施加ー個(gè)非常大的電壓，進(jìn)而在圖1中金屬互連線電遷移測(cè)試裝置中產(chǎn)生非常大的電流，利用焦耳電熱效應(yīng)使得測(cè)試裝置周圍的環(huán)境溫度上升至673.15開爾文左右，因此施加在互連線電遷移測(cè)試裝置上的電流與測(cè)試裝置的溫度有直接的關(guān)系。施加在互連線電遷移測(cè)試裝置上的電流一部分用于產(chǎn)生焦耳電熱，另一部分用于測(cè)試互連線的失效時(shí)間，而這兩部分電流通過同一電源提供，因此無法準(zhǔn)確確定用于進(jìn)行互連線失效時(shí)間測(cè)量時(shí)用于產(chǎn)生熱量的電流大小，從而無法準(zhǔn)確的控制施加在互連線電遷移測(cè)試裝置上的溫度，無法利用所述裝置準(zhǔn)確推斷出不同溫度下互連線電遷移的失效時(shí)間，導(dǎo)致互連線電遷移評(píng)價(jià)的不準(zhǔn)確。更多關(guān)于檢測(cè)金屬互連線電遷移的測(cè)試裝置和方法請(qǐng)參考公開號(hào)為US2004/0036495A1的美國(guó)專利申請(qǐng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種為待檢測(cè)器件升溫的微加熱裝置，可獨(dú)立的利用微加熱裝置進(jìn)行加熱，使得待檢測(cè)器件受熱均勻，且溫度可控。為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微加熱裝置，包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有正面和與正面相對(duì)的背面，位于所述半導(dǎo)體襯底正面上的待檢測(cè)器件；貫穿所述半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電溝槽，所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置，所述導(dǎo)電溝槽用于為待檢測(cè)器件加熱?？蛇x的，所述導(dǎo)電溝槽的圖形為同心環(huán)，所述同心環(huán)至少包括一個(gè)環(huán)，所述待檢測(cè)器件位于所述同心環(huán)導(dǎo)電溝槽的中心?？蛇x的，還包括，位于所述半導(dǎo)體襯底正面的金屬互連層，位于所述半導(dǎo)體襯底背面的再分配層，所述每一個(gè)環(huán)狀導(dǎo)電溝槽的一端與金屬互連層電學(xué)連接，所述每一個(gè)環(huán)狀導(dǎo)電溝槽的另一端與再分配層電學(xué)連接?？蛇x的，所述導(dǎo)電溝槽的圖形為螺旋形，所述待檢測(cè)器件位于所述螺旋形導(dǎo)電溝槽的中心?？蛇x的，還包括，位于所述半導(dǎo)體襯底正面的金屬互連層，位于所述半導(dǎo)體襯底背面的再分配層，所述螺旋狀導(dǎo)電溝槽的一端與金屬互連層電學(xué)連接，所述螺旋狀導(dǎo)電溝槽的另一端與再分配層電學(xué)連接。可選的，所述金屬互連層和再分配層分別與外部控制電路電學(xué)連接?？蛇x的，所述待檢測(cè)器件上連接有導(dǎo)電插塞和導(dǎo)電互連層，利用所述導(dǎo)電插塞和導(dǎo)電互連層使得所述待檢測(cè)器件與外部檢測(cè)電路電學(xué)連接。可選的，所述導(dǎo)電溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料為多晶硅、鎢或銅。可選的，所述待檢測(cè)器件為MOS晶體管、存儲(chǔ)器件、發(fā)光器件、電容、電感、電阻、導(dǎo)電互連線或集成電路。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種微加熱裝置的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有正面和與正面相對(duì)的背面，在所述半導(dǎo)體襯底正面上形成待檢測(cè)器件，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成導(dǎo)電溝槽，所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置；在所述半導(dǎo)體襯底正面上形成金屬互連層，所述金屬互連層與導(dǎo)電溝槽電學(xué)連接;對(duì)所述半導(dǎo)體襯底背面進(jìn)行研磨，直到暴露出所述導(dǎo)電溝槽；在所述半導(dǎo)體襯底背面形成再分配層，所述再分配層與暴露出的導(dǎo)電溝槽電學(xué)連接?？蛇x的，所述導(dǎo)電溝槽的具體形成方法包括:對(duì)所述半導(dǎo)體襯底正面進(jìn)行刻蝕形成具有一定圖形的溝槽，在所述溝槽側(cè)壁和底部表面形成絕緣層，在所述絕緣層表面的溝槽內(nèi)填充滿導(dǎo)電材料，形成導(dǎo)電溝槽?？蛇x的，所述導(dǎo)電材料為多晶硅、鎢或銅?？蛇x的，所述導(dǎo)電溝槽的圖形為同心環(huán)，所述同心環(huán)至少包括一個(gè)環(huán)，所述待檢測(cè)器件位于所述同心環(huán)導(dǎo)電溝槽的中心。
可選的，所述導(dǎo)電溝槽的圖形為螺旋形，所述待檢測(cè)器件位于所述螺旋形導(dǎo)電溝槽的中心?？蛇x的，所述待檢測(cè)器件為MOS晶體管、存儲(chǔ)器件、發(fā)光器件、電容、電感、電阻、導(dǎo)電互連線或集成電路?？蛇x的，還包括，在形成待檢測(cè)器件后，在所述待檢測(cè)器件上形成導(dǎo)電插塞和導(dǎo)電互連層，使得所述待檢測(cè)器件與外部檢測(cè)電路電學(xué)連接。可選的，所述導(dǎo)電互連層與金屬互連層在同一エ藝中形成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明實(shí)施例的微加熱裝置具有貫穿半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電溝槽，所述導(dǎo)電溝槽用于為待檢測(cè)器件加熱，由于所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置，所述待檢測(cè)器件受熱均勻，且通過改變所述兩個(gè)電極之間的電壓，控制導(dǎo)電溝槽產(chǎn)生的熱量，從而控制待檢測(cè)器件的溫度。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的金屬互連線電遷移測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖；圖2至圖5為本發(fā)明實(shí)施例的微加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的微加熱裝置的形成方法的流程示意圖；圖7至圖10為本發(fā)明實(shí)施例的微加熱裝置的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有技術(shù)沒有一種有效的為待檢測(cè)器件升溫的加熱裝置，使得在晶圓級(jí)可靠性測(cè)試過程中，可以對(duì)待檢測(cè)器件進(jìn)行單獨(dú)加熱，避免受到其他因素的影響，使得待檢測(cè)器件受熱均勻，且溫度可控。因此，發(fā)明人經(jīng)過研究，提出了ー種微加熱裝置，包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有正面和與正面相対的背面，位于所述半導(dǎo)體襯底正面上的待檢測(cè)器件；貫穿所述半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電溝槽，所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置，所述導(dǎo)電溝槽用于為待檢測(cè)器件加熱。由于所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置，所述待檢測(cè)器件受熱均勻，且通過改變所述兩個(gè)電極之間的電壓，控制導(dǎo)電溝槽產(chǎn)生的熱量，從而控制待檢測(cè)器件的溫度。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。本發(fā)明實(shí)施例提供了ー種微加熱裝置，請(qǐng)ー并參考圖2和圖3，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的微加熱裝置的俯視視角的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖2中AA'線的微加熱裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，具體包括:半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100具有正面101和與正面101相對(duì)的背面102，位于所述半導(dǎo)體襯底正面101上的待檢測(cè)器件110 ;位于所述半導(dǎo)體襯底正面101表面的第一層間介質(zhì)層151,貫穿所述半導(dǎo)體襯底100和第一層間介質(zhì)層151的導(dǎo)電溝槽120，所述導(dǎo)電溝槽120圍繞所述待檢測(cè)器件110設(shè)置；位于所述導(dǎo)電溝槽120的頂部表面和部分第一層間介質(zhì)層151表面的金屬互連層130,位于所述金屬互連層130和第一層間介質(zhì)層151表面的第二層間介質(zhì)層152 ;位于所述半導(dǎo)體襯底背面102表面的再分配層140，所述再分配層140至少與部分導(dǎo)電溝槽120的底部表面相連接，位于所述再分配層140和半導(dǎo)體襯底背面102表面的底部保護(hù)層160。具體的，所述半導(dǎo)體襯底100為娃襯底、錯(cuò)襯底、娃錯(cuò)襯底、碳化娃襯底、氣化嫁襯底其中的一種。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。所述半導(dǎo)體襯底100具有正面101和與正面101相對(duì)的背面102，待檢測(cè)器件110位于所述半導(dǎo)體襯底正面101上。所述待檢測(cè)器件110為MOS晶體管、存儲(chǔ)器件、發(fā)光器件、電容、電感、電阻、導(dǎo)電互連線或集成電路。在本實(shí)施例中，所述待檢測(cè)器件110為MOS晶體管，所述MOS晶體管位于有源區(qū)111內(nèi)，且所述MOS晶體管表面形成有導(dǎo)電插塞(未標(biāo)示)和導(dǎo)電互連層(未標(biāo)示)，通過所述導(dǎo)電插塞和導(dǎo)電互連層與外部檢測(cè)電路相連，所述導(dǎo)電互連層與微加熱裝置中的金屬互連層130電學(xué)隔離，使得微加熱裝置與外部檢測(cè)電路可以獨(dú)立工作。當(dāng)微加熱裝置對(duì)待檢測(cè)器件進(jìn)行加熱，待檢測(cè)器件的溫度上升到確定值時(shí)，利用外部檢測(cè)電路對(duì)待檢測(cè)器件進(jìn)行檢測(cè)，由于微加熱裝置的導(dǎo)電溝槽120圍繞待檢測(cè)器件進(jìn)行加熱，使得待檢測(cè)器件受熱均勻，且溫度可控，可以準(zhǔn)確地檢測(cè)器件高溫時(shí)的可靠性。在本實(shí)施例中，所述與待檢測(cè)器件相連的導(dǎo)電互連層與金屬互連層130在同一工藝步驟中形成，有利于節(jié)約工藝步驟，降低成本，在其他實(shí)施例中，所述導(dǎo)電互連層與金屬互連層130也可以在不同工藝中形成。所述半導(dǎo)體襯底正面101形成有第一層間介質(zhì)層151,所述第一層間介質(zhì)層151表面形成有金屬互連層130，所述金屬互連層130表面形成有第二層間介質(zhì)層152。所述第一層間介質(zhì)層151、第二層間介質(zhì)層152內(nèi)還形成有導(dǎo)電插塞(未圖示)和互連層(未圖示)，使得所述待檢測(cè)器件110與外部檢測(cè)電路電學(xué)連接，所述導(dǎo)電溝槽120頂部表面的金屬互連層130與外部控制電路電學(xué)連接。所述半導(dǎo)體襯底背面102形成有再分配層140，所述再分配層140表面形成有底部保護(hù)層160，用于保護(hù)所述再分配層140，所述再分配層140與外部控制電路(未圖示)電學(xué)連接。所述金屬互連層130和再分配層140的材料為銅或鋁，所述底部保護(hù)層的材料為氮化硅、聚酰亞胺等，所述第一層間介質(zhì)層151、第二層間介質(zhì)層152的材料為氧化娃或低K介質(zhì)材料。所述導(dǎo)電溝槽120作為微加熱裝置的加熱部件，為所述待檢測(cè)器件加熱，使得所述待檢測(cè)器件能升溫到一定的溫度。在本實(shí)施例中，所述導(dǎo)電溝槽120包括位于溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料122和位于導(dǎo)電材料122側(cè)壁的絕緣層121。所述導(dǎo)電溝槽120貫穿所述半導(dǎo)體襯底100和第一層間介質(zhì)層151，所述導(dǎo)電溝槽120的頂部表面與金屬互連層130電學(xué)連接，所述導(dǎo)電溝槽120的底部表面與再分配層140電學(xué)連接，且所述金屬互連層130和再分配層140與外部控制電路電學(xué)連接。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述導(dǎo)電溝槽120的頂部為導(dǎo)電溝槽120中靠近金屬互連層130的部分，所述導(dǎo)電溝槽120的底部為導(dǎo)電溝槽中120靠近再分配層140的部分。在其他實(shí)施例中，所述導(dǎo)電溝槽貫穿所述半導(dǎo)體襯底，且在半導(dǎo)體襯底正面通過導(dǎo)電插塞與金屬互連層電學(xué)連接，位于半導(dǎo)體襯底背面的導(dǎo)電溝槽表面與再分配層電學(xué)連接，且所述金屬互連層和再分配層與外部控制電路電學(xué)連接。所述金屬互連層130和再分配層140作為外部控制電路的兩個(gè)電極，通過在所述兩個(gè)電極之間施加電壓，使得所述導(dǎo)電溝槽120產(chǎn)生電流并產(chǎn)生熱量，使得所述待檢測(cè)器件升溫到一定的溫度。為了使得所述導(dǎo)電溝槽120的加熱性能較佳，所述導(dǎo)電溝槽120的形成エ藝與現(xiàn)有技術(shù)匹配，降低生產(chǎn)成本，所述導(dǎo)電溝槽120的材料為多晶娃、鶴、銅其中的ー種,所述多晶娃摻雜有雜質(zhì)離子或未摻雜有雜質(zhì)離子。其中，由于未摻雜的多晶硅的電阻率為IOmQ cm，鎢的電阻率為Q cm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銅的電阻率IOn Q cm,且鶴具有較好的抗電遷移能力，因此,本實(shí)施例中，所述導(dǎo)電溝槽120的材料為未摻雜的多晶硅或鎢。在本實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖2，所述導(dǎo)電溝槽120的圖形為同心環(huán)，若干個(gè)形狀相同、半徑不同的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽120圍繞所述待檢測(cè)器件110設(shè)置，且所述不同半徑的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽120的中心相同，所述中心的位置與待檢測(cè)器件110的位置相對(duì)應(yīng)。所述同心環(huán)的形狀為圓形或正方形等，使得待檢測(cè)器件能受熱均勻，提高最終測(cè)量結(jié)果的精確度。所述同心環(huán)的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽120的數(shù)量至少為ー個(gè)，在本實(shí)施例中，所述同心環(huán)的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽120的數(shù)量為三個(gè)。由于所述導(dǎo)電溝槽120的側(cè)壁形成有絕緣層121，不同半徑的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽120之間電學(xué)隔離，且不同環(huán)狀導(dǎo)電溝槽之間的半導(dǎo)體襯底區(qū)域形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)103，以提高電學(xué)隔離效果。在其他實(shí)施例中，也可以不形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，僅利用絕緣層進(jìn)行電學(xué)隔離。由于不同半 徑的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽120之間電學(xué)隔離，所述金屬互連層130、再分配層140與每ー個(gè)不同半徑的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽120都電學(xué)連接，從而可以讓不同半徑的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽120都產(chǎn)生熱量，為待檢測(cè)器件加熱。在其他實(shí)施例中，所述不同半徑的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽與不同的金屬互連層、再分配層電學(xué)連接，通過調(diào)整各個(gè)環(huán)狀導(dǎo)電溝槽產(chǎn)生的熱量，能更精準(zhǔn)地控制待檢測(cè)器件的溫度。在另ー實(shí)施例中，請(qǐng)ー并參考圖4和圖5，圖4為本發(fā)明實(shí)施例的微加熱裝置的俯視視角的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為圖4中BB'線的微加熱裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述導(dǎo)電溝槽120'包括位于溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料122'和位于導(dǎo)電材料122'側(cè)壁的絕緣層121'。所述導(dǎo)電溝槽120'的圖形為螺旋形，所述螺旋形導(dǎo)電溝槽120'圍繞所述待檢測(cè)結(jié)構(gòu)110設(shè)置，且所述待檢測(cè)結(jié)構(gòu)110位于所述螺旋形導(dǎo)電溝槽120'的中心，使得所述待檢測(cè)器件110受熱均勻。所述螺旋形為類圓形螺旋或類矩形螺旋，其中，圖4中的導(dǎo)電溝槽120'的圖形為類圓形螺旋。所述螺旋形導(dǎo)電溝槽120'的側(cè)壁形成有絕緣層121'，使得所述螺旋形導(dǎo)電溝槽120'與半導(dǎo)體襯底100電學(xué)隔離，且螺旋形導(dǎo)電溝槽的螺旋線之間的半導(dǎo)體襯底區(qū)域形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)103，可以提高電學(xué)隔離效果。在其他實(shí)施例中，也可以不形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，僅利用絕緣層進(jìn)行電學(xué)隔離。由于整個(gè)螺旋形導(dǎo)電溝槽120'都是電學(xué)連接的，所述金屬互連層130、再分配層140與螺旋形導(dǎo)電溝槽120'表面的至少一部分電學(xué)連接，從而所述外部控制電路可以將電壓施加在上下兩個(gè)表面，使得所述螺旋形導(dǎo)電溝槽120'產(chǎn)生熱量，為待檢測(cè)器件加熱。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種所述微加熱裝置的形成方法，請(qǐng)參考圖6，為所述微加熱裝置的形成方法的流程示意圖，具體包括:步驟S101，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有正面和與正面相対的背面，在所述半導(dǎo)體襯底正面上形成待檢測(cè)器件，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成導(dǎo)電溝槽，所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置；步驟S102，在所述半導(dǎo)體襯底正面上形成金屬互連層，使得所述金屬互連層與導(dǎo)電溝槽電學(xué)連接；步驟S103，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底背面進(jìn)行研磨，直到暴露出所述導(dǎo)電溝槽；步驟S104，在所述半導(dǎo)體襯底背面形成再分配層，所述再分配層與暴露出的導(dǎo)電溝槽電學(xué)連接。圖7至圖10為本發(fā)明實(shí)施例的微加熱裝置的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。具體的，請(qǐng)參考圖7，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100具有正面101和與正面101相對(duì)的背面102，在所述半導(dǎo)體襯底正面101上形成待檢測(cè)器件110，在所述待檢測(cè)器件110和半導(dǎo)體襯底正面101上形成第一層間介質(zhì)層151，在所述半導(dǎo)體襯底100和第一層間介質(zhì)層151內(nèi)形成導(dǎo)電溝槽120，所述導(dǎo)電溝槽120圍繞所述待檢測(cè)器件110設(shè)置。所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、氮化鎵襯底其中的一種。在本實(shí)施例中,所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)還形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)103，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)103位于后續(xù)形成的導(dǎo)電溝槽之間，用于為后續(xù)形成的導(dǎo)電溝槽進(jìn)行電學(xué)隔離，在其他實(shí)施例中，也可以不形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)103，僅利用導(dǎo)電溝槽側(cè)壁的絕緣層進(jìn)行電學(xué)隔離。所述待檢測(cè)器件110位于所述半導(dǎo)體襯底正面101上。所述待檢測(cè)器件110為MOS晶體管、存儲(chǔ)器件、發(fā)光器件、電容、電感、電阻、導(dǎo)電互連線或集成電路。在本實(shí)施例中，所述待檢測(cè)器件110為MOS晶體管，所述MOS晶體管位于有源區(qū)111內(nèi)，且所述MOS晶體管通過其表面的導(dǎo)電插塞(未標(biāo)示)和導(dǎo)電互連層(未標(biāo)示)與外部檢測(cè)電路相連。由于所述待檢測(cè)器件的形成方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不作詳述。在本實(shí)施例中，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成待檢測(cè)器件110后，在所述半導(dǎo)體襯底100表面形成第一層間介質(zhì)層151，所述層間介質(zhì)層150覆蓋所述待檢測(cè)器件110，且所述第一層間介質(zhì)層151內(nèi)形成有導(dǎo)電插塞(未標(biāo)不)和導(dǎo)電互連層(未標(biāo)不)，外部檢測(cè)電路利用所述導(dǎo)電插塞和導(dǎo)電互連層對(duì)待檢測(cè)器件110進(jìn)行檢測(cè)。所述導(dǎo)電溝槽120貫穿部分半導(dǎo)體襯底100和第一層間介質(zhì)層151，形成所述導(dǎo)電溝槽120的具體工藝包括:在所述第一層間介質(zhì)層151表面形成掩膜層(未圖示)，所述掩膜層內(nèi)形成有與導(dǎo)電溝槽120的圖形相對(duì)應(yīng)的開口(未圖示)，所述掩膜層為硬掩膜層、光刻膠層其中的一種；以所述具有開口的掩膜層為掩膜，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行干法刻蝕，形成溝槽(未圖示)，所述溝槽的圖形為同心環(huán)或螺旋形；利用沉積工藝在所述溝槽側(cè)壁和底部?jī)?nèi)形成絕緣層121，所述絕緣層121使得導(dǎo)電溝槽120與半導(dǎo)體襯底100電學(xué)隔離；利用沉積工藝在所述絕緣層121表面的溝槽內(nèi)形成導(dǎo)電材料122，并利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝對(duì)所述導(dǎo)電材料122進(jìn)行研磨，直到暴露出所述第一層間介質(zhì)層151表面，所述位于溝槽內(nèi)的絕緣層121和導(dǎo)電材料122形成導(dǎo)電溝槽120。所述絕緣層121的材料為氮化硅或氧化硅。為了使得所述導(dǎo)電溝槽120的加熱性能較佳，所述導(dǎo)電溝槽120的形成工藝與現(xiàn)有技術(shù)匹配，降低生產(chǎn)成本，所述導(dǎo)電材料122為多晶硅、鎢、銅其中的一種，所述多晶硅摻雜有雜質(zhì)離子或未摻雜有雜質(zhì)離子。其中，由于未摻雜的多晶娃的電阻率為ΙΟι Ω.cm,H的電阻率為6 μ Ω.cm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銅的電阻率IOn Ω.cm,且鶴具有較好的抗電遷移能力，因此，本實(shí)施例中，所述導(dǎo)電材料122為未摻雜的多晶硅或鎢。在其他實(shí)施例中，在形成待檢測(cè)器件之前，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成導(dǎo)電溝槽，在形成第一層間介質(zhì)層后，在所述第一層間介質(zhì)層內(nèi)形成導(dǎo)電插塞，所述導(dǎo)電溝槽利用導(dǎo)電插塞與后續(xù)形成的金屬互連層電學(xué)連接。請(qǐng)參考圖8，在所述半導(dǎo)體襯底正面101上的第一層間介質(zhì)層151表面形成金屬互連層130，使得所述金屬互連層130與導(dǎo)電溝槽120電學(xué)連接，在所述金屬互連層130和第ー層間介質(zhì)層151表面形成第二層間介質(zhì)層152。利用物理氣相沉積エ藝或電鍍エ藝在所述第一層間介質(zhì)層151表面形成金屬互連層130，且所述金屬互連層130與位于半導(dǎo)體襯底正面101上的導(dǎo)電溝槽120表面電學(xué)連接。所述金屬互連層130的材料為鋁或銅。當(dāng)所述導(dǎo)電溝槽的圖形為同心環(huán)時(shí)，所述金屬互連層與每ー個(gè)不同半徑的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽的表面電學(xué)連接，當(dāng)所述導(dǎo)電溝槽的圖形為螺旋形時(shí)，所述金屬互連層與螺旋形導(dǎo)電溝槽的至少一部分表面電學(xué)連接。其中，在本實(shí)施例中，所述與待檢測(cè)器件相連的導(dǎo)電互連層(未標(biāo)示)與金屬互連層130在同一エ藝中形成，有利于節(jié)約エ藝步驟，降低成本，在其他實(shí)施例中，所述導(dǎo)電互連層與金屬互連層130在也可以在不同エ藝中形成。在形成所述金屬互連層130后，在所述第一層間介質(zhì)層151和金屬互連層130的表面形成第二層間介質(zhì)層152,所述第二層介質(zhì)層152內(nèi)還形成有若干導(dǎo)電插塞(未不出)和互連層(未示出)，將所述待檢測(cè)器件與外部檢測(cè)電路相連，將所述金屬互連層130與外部控制電路相連。請(qǐng)參考圖9，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底背面102進(jìn)行研磨，直到暴露出所述導(dǎo)電溝槽120。對(duì)所述半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行研磨減薄的エ藝具體為機(jī)械研磨、化學(xué)機(jī)械研磨、等離子體刻蝕其中的幾種的混合エ藝，使得導(dǎo)電溝槽120中的導(dǎo)電材料120暴露在半導(dǎo)體襯底100的背面102。由于對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行研磨的エ藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不作詳述。請(qǐng)參考圖10，在所述半導(dǎo)體襯底背面102形成再分配層140，所述再分配層140與暴露出的導(dǎo)電溝槽120電學(xué)連接，在所述再分配層140和半導(dǎo)體襯底背面102的表面形成底部保護(hù)層160。利用物理氣相沉積エ藝或電鍍エ藝在所述半導(dǎo)體襯底背面102表面形成再分配層140，且所述再分配層140與導(dǎo)電溝槽120電學(xué)連接。所述再分配層140的材料為鋁或銅。當(dāng)所述導(dǎo)電溝槽的圖形為同心環(huán)時(shí)，所述再分配層與每ー個(gè)不同半徑的環(huán)狀導(dǎo)電溝槽的位于半導(dǎo)體襯底背面的表面都電學(xué)連接，當(dāng)所述導(dǎo)電溝槽的圖形為螺旋形時(shí)，所述再分配層與螺旋形導(dǎo)電溝槽的至少一部分表面電學(xué)連接。所述再分配層140與外部控制電路電學(xué)連接。在形成所述再分配層140后，在所述再分配層140和半導(dǎo)體襯底背面102的表面形成底部保護(hù)層160，所述底部保護(hù)層160用與保護(hù)再分配層140。所述底部保護(hù)層的材料為氮化硅、聚酰亞胺等。由于本發(fā)明實(shí)施例的微加熱裝置具有貫穿半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電溝槽，所述位于半導(dǎo)體襯底正面的導(dǎo)電溝槽表面與外部控制電路相連，所述位于半導(dǎo)體襯底背面的導(dǎo)電溝槽表面與外部控制電路相連，所述外部控制電路將位于半導(dǎo)體襯底正面的導(dǎo)電溝槽表面作為ー個(gè)電極，將位于半導(dǎo)體襯底背面的導(dǎo)電溝槽表面作為另ー個(gè)電極，通過在兩個(gè)電極之間施加電壓，使得所述導(dǎo)電溝槽產(chǎn)生熱量，由于所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置，所述待檢測(cè)器件受熱均勻，且通過改變所述兩個(gè)電極之間的電壓，控制導(dǎo)電溝槽產(chǎn)生的熱量，從而可獨(dú)立的控制待檢測(cè)器件的溫度，不受其他因素的影響。
本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種微加熱裝置，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有正面和與正面相對(duì)的背面，位于所述半導(dǎo)體襯底正面上的待檢測(cè)器件； 貫穿所述半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電溝槽，所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置，所述導(dǎo)電溝槽用于為待檢測(cè)器件加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的微加熱裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電溝槽的圖形為同心環(huán)，所述同心環(huán)至少包括一個(gè)環(huán)，所述待檢測(cè)器件位于所述同心環(huán)導(dǎo)電溝槽的中心。
3.如權(quán)利要求2所述的微加熱裝置，其特征在于，還包括，位于所述半導(dǎo)體襯底正面的金屬互連層，位于所述半導(dǎo)體襯底背面的再分配層，所述每一個(gè)環(huán)狀導(dǎo)電溝槽的一端與金屬互連層電學(xué)連接，所述每一個(gè)環(huán)狀導(dǎo)電溝槽的另一端與再分配層電學(xué)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的微加熱裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電溝槽的圖形為螺旋形，所述待檢測(cè)器件位于所述螺旋形導(dǎo)電溝槽的中心。
5.如權(quán)利要求4所述的微加熱裝置，其特征在于，還包括，位于所述半導(dǎo)體襯底正面的金屬互連層，位于所述半導(dǎo)體襯底背面的再分配層，所述螺旋狀導(dǎo)電溝槽的一端與金屬互連層電學(xué)連接，所述螺旋狀導(dǎo)電溝槽的另一端與再分配層電學(xué)連接。
6.如權(quán)利要求3或5所述的微加熱裝置，其特征在于，所述金屬互連層和再分配層分別與外部控制電路電學(xué)連接。
7.如權(quán)利要求1所述的微加熱裝置，其特征在于，所述待檢測(cè)器件上連接有導(dǎo)電插塞和導(dǎo)電互連層，利用所述導(dǎo)電插塞和導(dǎo)電互連層使得所述待檢測(cè)器件與外部檢測(cè)電路電學(xué)連接。
8.如權(quán)利要求1 所述的微加熱裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料為多晶娃、鶴或銅。
9.如權(quán)利要求1所述的微加熱裝置，其特征在于，所述待檢測(cè)器件為MOS晶體管、存儲(chǔ)器件、發(fā)光器件、電容、電感、電阻、導(dǎo)電互連線或集成電路。
10.一種微加熱裝置的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有正面和與正面相對(duì)的背面，在所述半導(dǎo)體襯底正面上形成待檢測(cè)器件，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成導(dǎo)電溝槽，所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置； 在所述半導(dǎo)體襯底正面上形成金屬互連層，所述金屬互連層與導(dǎo)電溝槽電學(xué)連接； 對(duì)所述半導(dǎo)體襯底背面進(jìn)行研磨，直到暴露出所述導(dǎo)電溝槽； 在所述半導(dǎo)體襯底背面形成再分配層，所述再分配層與暴露出的導(dǎo)電溝槽電學(xué)連接。
11.如權(quán)利要求10所述的微加熱裝置的形成方法，其特征在于，所述導(dǎo)電溝槽的具體形成方法包括:對(duì)所述半導(dǎo)體襯底正面進(jìn)行刻蝕形成具有一定圖形的溝槽，在所述溝槽側(cè)壁和底部表面形成絕緣層，在所述絕緣層表面的溝槽內(nèi)填充滿導(dǎo)電材料，形成導(dǎo)電溝槽。
12.如權(quán)利要求11所述的微加熱裝置的形成方法，其特征在于，所述導(dǎo)電材料為多晶娃、鶴或銅。
13.如權(quán)利要求10所述的微加熱裝置的形成方法，其特征在于，所述導(dǎo)電溝槽的圖形為同心環(huán)，所述同心環(huán)至少包括一個(gè)環(huán)，所述待檢測(cè)器件位于所述同心環(huán)導(dǎo)電溝槽的中心。
14.如權(quán)利要求10所述的微加熱裝置的形成方法，其特征在于，所述導(dǎo)電溝槽的圖形為螺旋形，所述待檢測(cè)器件位于所述螺旋形導(dǎo)電溝槽的中心。
15.如權(quán)利要求10所述的微加熱裝置的形成方法，其特征在于，所述待檢測(cè)器件為MOS晶體管、存儲(chǔ)器件、發(fā)光器件、電容、電感、電阻、導(dǎo)電互連線或集成電路。
16.如權(quán)利要求10所述的微加熱裝置的形成方法，其特征在于，還包括，在形成待檢測(cè)器件后，在所述待檢測(cè)器件上形成導(dǎo)電插塞和導(dǎo)電互連層，使得所述待檢測(cè)器件與外部檢測(cè)電路電學(xué)連接。
17.如權(quán)利要求16所述的微加熱裝置的形成方法，其特征在于，所述導(dǎo)電互連層與金屬互連層在同一エ藝中形成。
全文摘要
一種微加熱裝置及形成方法，所述微加熱裝置包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有正面和與正面相對(duì)的背面，位于所述半導(dǎo)體襯底正面上的待檢測(cè)器件；貫穿所述半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電溝槽，所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置，且所述位于半導(dǎo)體襯底正面的導(dǎo)電溝槽表面與外電路相連，所述位于半導(dǎo)體襯底背面的導(dǎo)電溝槽表面與外電路相連。本發(fā)明實(shí)施例的微加熱裝置具有貫穿半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電溝槽，并利用所述導(dǎo)電溝槽用于為待檢測(cè)器件加熱，由于所述導(dǎo)電溝槽圍繞所述待檢測(cè)器件設(shè)置，所述待檢測(cè)器件受熱均勻，且通過改變所述兩個(gè)電極之間的電壓，控制導(dǎo)電溝槽產(chǎn)生的熱量，從而控制待檢測(cè)器件的溫度。
文檔編號(hào)G01R31/26GK103137610SQ20111038285
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者甘正浩, 馮軍宏 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司