[發(fā)明專利]半導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體器件的失效分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010922804.2
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號(hào): CN112018084B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李桂花
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/544
• 分類號(hào): H01L23/544;G01R31/28;G01R31/307;G01R31/52
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

1.一種半導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

晶圓鍵合結(jié)構(gòu)，包括至少三個(gè)相鍵合的晶圓，每個(gè)所述晶圓中均形成有金屬互連結(jié)構(gòu)，且不同晶圓中的金屬互連結(jié)構(gòu)之間相互電性連接；

測試焊盤，形成于所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂部，所述測試焊盤與所述金屬互連結(jié)構(gòu)電性連接；

金屬線，至少從位于所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂面晶圓和底面晶圓之間的每個(gè)晶圓的襯底中電性引出到所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂部；以及，

外接焊盤，形成于所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂部，且所述外接焊盤與所述金屬線電性連接，所述外接焊盤、所述金屬線、所述襯底、所述金屬互連結(jié)構(gòu)和所述測試焊盤構(gòu)成測試回路，通過對所述測試焊盤和所述外接焊盤施加電壓，以對至少位于所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂面晶圓和底面晶圓之間的每個(gè)晶圓均進(jìn)行電性測試，若測試出電流，則測試的所述晶圓中的所述金屬互連結(jié)構(gòu)與所述襯底之間存在失效點(diǎn)。

2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)包括一承載晶圓和至少兩個(gè)器件晶圓，所述至少兩個(gè)器件晶圓鍵合于所述承載晶圓的頂面。

3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述承載晶圓中形成有第一金屬互連結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述器件晶圓中形成有第二金屬互連結(jié)構(gòu)，所述第一金屬互連結(jié)構(gòu)在所述承載晶圓中的位置與所述第二金屬互連結(jié)構(gòu)在不同所述器件晶圓中的位置完全相同或部分相同，所述第一金屬互連結(jié)構(gòu)與所述第二金屬互連結(jié)構(gòu)之間相互遮擋測試信號(hào)；所述第二金屬互連結(jié)構(gòu)在不同所述器件晶圓中的位置完全相同或部分相同，不同所述器件晶圓中的所述第二金屬互連結(jié)構(gòu)之間相互遮擋測試信號(hào)。

4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂部還形成有至少一個(gè)梳形金屬結(jié)構(gòu)和/或至少一個(gè)蛇形金屬結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述梳形金屬結(jié)構(gòu)和每個(gè)所述蛇形金屬結(jié)構(gòu)均與所述金屬互連結(jié)構(gòu)和所述測試焊盤電性連接。

5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)所述梳形金屬結(jié)構(gòu)包括多條依次排列的梳齒以及連接每條梳齒的同一端的梳背，所述梳齒垂直于所述梳背。

6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂部形成有至少兩個(gè)所述梳形金屬結(jié)構(gòu)，至少兩個(gè)所述梳形金屬結(jié)構(gòu)的梳齒之間相互穿插且梳背相互平行。

7.一種半導(dǎo)體器件的失效分析方法，其特征在于，包括：

提供如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)；

通過所述半導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)中的所述測試焊盤和所述外接焊盤對至少位于所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂面晶圓和底面晶圓之間的每個(gè)晶圓均進(jìn)行電性測試，以檢測出失效的晶圓；以及，

對所述失效的晶圓進(jìn)行失效分析，以定位出所述失效的晶圓中的失效點(diǎn)。

8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的失效分析方法，其特征在于，所述失效的晶圓為所述頂面晶圓和所述底面晶圓之間的晶圓，對所述失效的晶圓進(jìn)行失效分析的步驟包括：

去除所述失效的晶圓的上方和/或下方的晶圓；

采用熱點(diǎn)定位或電壓襯度測試的方法定位出所述失效的晶圓中的失效點(diǎn)；

對所述失效的晶圓進(jìn)行側(cè)面切割，以暴露出所述失效點(diǎn)；以及，

對所述失效點(diǎn)處的切割面進(jìn)行形貌檢測。

9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的失效分析方法，其特征在于，所述熱點(diǎn)定位的方法包括：采用微光顯微鏡和光束誘導(dǎo)電阻變化模式對所述金屬互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱點(diǎn)抓取，以定位所述金屬互連結(jié)構(gòu)中的熱點(diǎn)；所述電壓襯度測試的方法包括：在掃描電子顯微鏡中，采用入射電子束照射所述失效的晶圓的表面，以獲得所述失效的晶圓的電壓襯度圖像，根據(jù)所述電壓襯度圖像上的明暗差異來定位失效的金屬互連結(jié)構(gòu)。