[實用新型]一種監測晶圓鍵合質量的測試結構

有效

• 申請號: 201420070211.8
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN203707089U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 鄭超;陳福成
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本實用新型涉及半導體制備領域，特別是涉及一種監測晶圓鍵合質量的測試結構。

背景技術

晶圓鍵合工藝是將兩片晶圓經過清洗等預處理后，使用某種手段將兩片互相固定連接在一起的一種工藝。通常在微機電機械系統（MEMS）的制造過程中應用晶圓的鍵合工藝。而鍵合工藝中的鍵合質量是評價晶圓鍵合技術優劣的關鍵問題。如果鍵合而在銅制程中，銅線鍵合的過程中經常用到高精度、大電流、線寬小的3D結構中的電性連接，所以MEMS器件的鍵合質量的可靠性格外重要。

目前使用的用來監測晶圓鍵合質量的方法有靜態液體油壓法、直拉法或裂紋傳播法。其中靜態液體油壓法的測量設備的界面施壓結構復雜，并不能得在鍵合片的具體細節特征；直拉法是用拉開鍵合片的最大拉力來表示鍵合強度，而該方法受到拉力手柄粘合劑的限制，當鍵合強度大于粘合劑的粘性度時，拉力手柄會先于鍵合片而裂開，因而無法繼續進行測量，同時該方法也是一種破壞性的檢測方法。裂紋傳播法也稱為刀片法，是采用刀片沿鍵合界面插入，觀測斷痕深度來反映鍵合的質量。這種方法雖然簡單，但對鍵合晶圓的的破壞性小，但同時由于晶圓質地較脆，操作困難且讀數誤差大。

由于目前的監測法都只能進行大致的比較試驗，無法定量給出鍵合的質量評價標準。其測試環境要求高，測試實現困難，同時測量結果在各自不同的工藝條件下以及樣品尺寸下獲得，缺乏通用性和權威性。使用人工或機臺無法精細的監測晶圓鍵合的質量。同時由于電子遷移是在高溫和大電流并且長時間的狀態下產生的。因此現有技術中的監測方式無法監測到，因此有必要提出一種新的監測晶圓鍵合質量的測試結構來監測晶圓鍵合質量的可靠性能。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種監測晶圓鍵合質量的測試結構，用于解決現有技術中無法以量化的方式來監測晶圓鍵合質量以及可靠性的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種監測晶圓鍵合質量的測試結構，所述監測晶圓鍵合質量的測試結構至少包括：

正面設有第一金屬線的第一晶圓；

正面設有與所述第一金屬線交叉的第二金屬線的第二晶圓；

所述第一、第二晶圓的正面彼此鍵合，使得所述第一金屬線和第二金屬線接觸；

所述第二晶圓背面設有穿過其正面并分別接觸于所述第一、第二金屬線兩端的焊墊。

作為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的一種優選方案，所述第一、第二金屬線的材質包括銅或鋁。

作為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的一種優選方案，所述第一金屬線與所述第二金屬線交叉形成夾角，所述夾角大于0度且小于180度。

作為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的一種優選方案，所述夾角為90度。

作為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的一種優選方案，所述焊墊的材質包括銅或鋁。

作為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的一種優選方案，所述第一、第二金屬線的長度為10微米至20微米。

作為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的一種優選方案，所述第一、第二金屬線的長度相等。

作為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的一種優選方案，所述第一、第二金屬線的寬度為1微米至5微米。

作為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的一種優選方案，所述焊墊的形狀相同。

作為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的一種優選方案，所述焊墊的形狀為邊長為5微米至10微米的正方形。

如上所述，本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構，通過測試鍵合處電阻的阻值，來判斷所述第一、第二晶圓彼此鍵合的質量和可靠性，具有以下有益效果：可以有效提高半導體微機電機械系統在制程中性能的可靠性和產品的良率。

附圖說明

圖1為本實用新型的監測晶圓鍵合質量的測試結構的三維透視示意圖。

圖2為圖1的沿AA'方向的截面示意圖。

圖3為圖2中所述第二金屬線13水平旋轉90°的本實用新型的測試原理示意圖。

元件標號說明

10??????????第一晶圓

11??????????第二晶圓

12??????????第一金屬線

121??????????????????金屬塊

13???????????????????第二金屬線

111、112、113、114???焊墊