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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010922804.2
• 申請(qǐng)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(qǐng)（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

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體測(cè)試結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體器件的失效分析方法，通過晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂部的測(cè)試焊盤和外接焊盤對(duì)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(cè)試，以檢測(cè)出失效的晶圓；以及，對(duì)所述失效的晶圓進(jìn)行失效分析，以定位出晶圓鍵合結(jié)構(gòu)中的失效的晶圓中的失效點(diǎn)，使得至少能夠測(cè)試出晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂面晶圓和底面晶圓之間的晶圓是否失效以及測(cè)試出失效的晶圓中的失效點(diǎn)，進(jìn)而使得能夠快速且準(zhǔn)確的定位多片晶圓鍵合的結(jié)構(gòu)中的失效晶圓以及失效點(diǎn)，提高了失效分析的效率和成功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體測(cè)試結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體器件的失效分析方法。

背景技術(shù)

失效點(diǎn)的定位是失效分析中關(guān)鍵的步驟，是失效分析成功率的保證。目前，在單片或者兩片晶圓(wafer)鍵合堆疊的制程中，EMMI(微光顯微鏡)、激光(Laser)和熱輻射(Thermal)等方法是非常有效的失效定位方法。但是，兩片以上的多片晶圓鍵合堆疊是未來發(fā)展的一個(gè)重要方向，那么，縱向定位是對(duì)失效分析提出的新的要求。

在失效分析中，由于是多片晶圓鍵合堆疊，多層次的金屬互連結(jié)構(gòu)會(huì)遮擋現(xiàn)有定位方法(即EMMI、Laser和Thermal等)的信號(hào)，使得僅能檢測(cè)到位于頂面和底面的晶圓(含靠近頂面和底面的晶圓)中的漏電失效點(diǎn)，而位于中間層(含靠近中間層)的晶圓中的漏電失效點(diǎn)無法被檢測(cè)到，因此，多片晶圓鍵合堆疊中的漏電失效點(diǎn)的縱向定位成為最大的挑戰(zhàn)。

因此，需要提出一種半導(dǎo)體測(cè)試結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體器件的失效分析方法，以能夠準(zhǔn)確定位多片晶圓鍵合的結(jié)構(gòu)中的失效點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體測(cè)試結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體器件的失效分析方法，使得至少能夠測(cè)試出晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂面晶圓和底面晶圓之間的晶圓是否失效以及測(cè)試出失效的晶圓中的失效點(diǎn)，進(jìn)而使得能夠快速且準(zhǔn)確的定位多片晶圓鍵合的結(jié)構(gòu)中的失效晶圓以及失效點(diǎn)，提高了失效分析的效率和成功率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體測(cè)試結(jié)構(gòu)，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(cè)試焊盤，形成于所述晶圓鍵合結(jié)構(gòu)的頂部，所述測(cè)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，以通過所述測(cè)試焊盤和所述外接焊盤對(duì)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(cè)試，進(jìn)而檢測(cè)出失效的晶圓。

可選的，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。

可選的，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(cè)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(cè)試信號(hào)。

可選的，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(cè)試焊盤電性連接。

可選的，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。

可選的，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。