[發(fā)明專利]一種微加熱裝置及形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110382857.0
• 申請(qǐng)日: 2011-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN103137610A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘正浩;馮軍宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/58
• 分類號(hào): H01L23/58;G01R31/26;G01R31/00;H01L21/02
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，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)F1和第一感測(cè)節(jié)點(diǎn)S1，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)F1和第二加載節(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)S1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)F1和第二加載節(jié)點(diǎn)F2向圖1中互連線電遷移測(cè)試裝置施加一個(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。

可選的，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，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。

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。

可選的，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。

可選的，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。