一種晶圓接合的檢測(cè)結(jié)構(gòu)、制備方法以及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種晶圓接合的檢測(cè)結(jié)構(gòu)、制備方法以及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,在運(yùn)動(dòng)傳感器(mot1n sensor)類產(chǎn)品的市場(chǎng)上,智能手機(jī)、集成CMOS和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件日益成為最主流、最先進(jìn)的技術(shù)，并且隨著技術(shù)的更新，這類傳動(dòng)傳感器產(chǎn)品的發(fā)展方向是規(guī)模更小的尺寸，高質(zhì)量的電學(xué)性能和更低的損耗。
[0003]其中，MEMS壓力傳感器廣泛應(yīng)用于汽車電子:如TPMS、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力傳感器、汽車剎車系統(tǒng)空氣壓力傳感器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力傳感器(TMAP)、柴油機(jī)共軌壓力傳感器；消費(fèi)電子:如胎壓計(jì)、血壓計(jì)、櫥用秤、健康秤，洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、電冰箱、微波爐、烤箱、吸塵器用壓力傳感器，空調(diào)壓力傳感器，洗衣機(jī)、飲水機(jī)、洗碗機(jī)、太陽(yáng)能熱水器用液位控制壓力傳感器；工業(yè)電子:如數(shù)字壓力表、數(shù)字流量表、工業(yè)配料稱重等。
[0004]目前現(xiàn)有技術(shù)中大多MEMS器件的制備方法如圖1a-1d所示，首先提供半導(dǎo)體襯底101，在所述半導(dǎo)體襯底101上形成氧化物層102、半導(dǎo)體材料層103，然后圖案化所述氧化物層102、半導(dǎo)體材料層103以及部分所述半導(dǎo)體襯底101，以在所述襯底中形成凹槽，以及凸起端，形成MEMS器件的覆蓋層(cap)，然后提供MEMS襯底204，并在所述MEMS襯底204上形成元器件，然后將所述MEMS襯底204和所述覆蓋層接合在一起，形成MEMS器件，在所述接合過(guò)程可以通過(guò)共晶接合或者熱鍵合的方法接合為一體。
[0005]在MEMS工藝中，出現(xiàn)了全新晶圓和晶圓之間的(wafer to wafer)的接合過(guò)程(Bonding process),使兩片晶圓粘貼在一起，需要一種新的檢測(cè)手段來(lái)檢測(cè)和監(jiān)控(Monitor)兩片晶圓粘貼的牢固程度(Bonding Quality)?，F(xiàn)有技術(shù)中大都選用剪切試驗(yàn)(shear test)進(jìn)行測(cè)試,所述剪切試驗(yàn)(shear test)是指用靜拉伸或壓縮力，通過(guò)相應(yīng)的剪切器具，使垂直于試樣縱軸的一個(gè)橫截面受剪，或相距有限的兩個(gè)橫截面對(duì)稱受剪，測(cè)定其力學(xué)性能的試驗(yàn)，而所述方法為破壞性的測(cè)試方法，對(duì)晶圓進(jìn)行粘貼的牢固程度(Bonding Quality)的測(cè)試,被測(cè)器件無(wú)法繼續(xù)使用。
[0006]此外，使用取樣式(sampling)的檢測(cè)方式，在晶圓上的固定位置做破壞性測(cè)試。取樣點(diǎn)有限，無(wú)法全面反映出整片晶圓(Wafer)的接合質(zhì)量(Bonding Quality)。
[0007]因此，隨著技術(shù)的發(fā)展，在MEMS器件以及其他器件的制備過(guò)程中會(huì)應(yīng)用到兩個(gè)晶圓接合的技術(shù)，但是所述晶圓之間接合質(zhì)量的檢測(cè)卻存在各種問(wèn)題，一是破壞性的檢測(cè)，使檢測(cè)后的器件不能使用，二是在取樣過(guò)程中由于受取樣的限制不能對(duì)整個(gè)晶圓進(jìn)行有效地監(jiān)控，所以需要對(duì)目前的檢測(cè)結(jié)構(gòu)、檢測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn)，以消除上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0009]本發(fā)明為了克服目前存在問(wèn)題，提供了一種種晶圓接合的檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括:
[0010]MEMS襯底，在所述MEMS襯底上形成有MEMS元器件，在所述MEMS元器件的兩側(cè)形成有互連金屬層；
[0011]覆蓋層，所述覆蓋層包括兩端設(shè)置的凸起的連接端，以及位于所述連接端之間的凹槽，所述連接端包括連接端主體以及位于所述連接端主體上導(dǎo)電材料層，其中，所述凹槽的底部和側(cè)壁上也形成有所述導(dǎo)電材料層；
[0012]所述覆蓋層和所述MEMS襯底之間通過(guò)所述連接端和所述互連金屬層接合為一體，所述連接端和所述互連金屬層的接合處形成有接合界面。
[0013]作為優(yōu)選，所述互連金屬層、所述接合界面以及所述導(dǎo)電材料層形成3D電阻結(jié)構(gòu)。
[0014]作為優(yōu)選，所述測(cè)試結(jié)構(gòu)還包括電阻測(cè)試器件，所述電阻測(cè)試器件的兩端分別連接所述MEMS元器件兩側(cè)的所述互連金屬層，以測(cè)試所述測(cè)試結(jié)構(gòu)的電阻。
[0015]作為優(yōu)選，所述測(cè)試結(jié)構(gòu)還包括互連金屬層測(cè)試元件，以測(cè)量所述互連金屬層的電阻.
[0016]作為優(yōu)選，所述測(cè)試結(jié)構(gòu)還包括導(dǎo)電材料層測(cè)試元件，以測(cè)量所述導(dǎo)電材料層的電阻。
[0017]作為優(yōu)選，所述連接端主體和所述導(dǎo)電材料層之間還設(shè)置有隔離層。
[0018]作為優(yōu)選，所述互連金屬層選用金屬Al ;
[0019]所述導(dǎo)電材料層選用Ge。
[0020]本發(fā)明還提供了一種晶圓接合的檢測(cè)結(jié)構(gòu)的制備方法，包括:
[0021 ] 提供MEMS襯底，在所述MEMS襯底上形成有MEMS元器件，在所述MEMS元器件的兩側(cè)形成有互連金屬層；
[0022]提供覆蓋層，所述覆蓋層包括兩端設(shè)置的凸起的連接端，以及位于所述連接端之間的凹槽，所述連接端包括連接端主體以及位于所述連接端主體上的導(dǎo)電材料層，其中，所述凹槽的底部和側(cè)壁上也形成有所述導(dǎo)電材料層；
[0023]將所述覆蓋層和所述MEMS襯底通過(guò)所述連接端和所述互連金屬層接合為一體，在所述連接端和所述互連金屬層的接合處形成接合界面。
[0024]作為優(yōu)選，所述覆蓋層的形成方法為:
[0025]提供半導(dǎo)體襯底；
[0026]在所述半導(dǎo)體襯底上形成隔離層；
[0027]圖案化所述半導(dǎo)體襯底和所述隔離層，以形成所述凹槽和位于所述凹槽兩側(cè)的連接端圖案；
[0028]在所述隔離層上以及所述凹槽中形成導(dǎo)電材料層。
[0029]作為優(yōu)選，所述互連金屬層選用金屬Al ;
[0030]所述導(dǎo)電材料層選用Ge。
[0031]作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電材料層通過(guò)管爐沉積法形成。
[0032]作為優(yōu)選，所述方法還包括通過(guò)WAT探針將所述互連金屬層和電阻測(cè)試器件相連接的步驟。
[0033]本發(fā)明還提供了一種選上述的檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)的方法，所述方法通過(guò)測(cè)量所述覆蓋層和所述MEMS襯底接合后器件的電阻R，通過(guò)所述電阻R的大小對(duì)晶圓接合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)和監(jiān)控。
[0034]作為優(yōu)選，所述電阻R包括互連金屬層的電阻RU所述接合界面的電阻R2以及所述導(dǎo)電材料層的電阻R3，其中R=2R1+2R2+R3。
[0035]作為優(yōu)選，所述方法還包括測(cè)量所述互連金屬層的電阻Rl的步驟。
[0036]作為優(yōu)選，所述方法還包括測(cè)量導(dǎo)電材料層的電阻R3的步驟。
[0037]作為優(yōu)選，根據(jù)測(cè)量得到的電阻R、電阻Rl以及電阻R3計(jì)算所述R2，以更加準(zhǔn)確的對(duì)所述晶圓接合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)和監(jiān)控。
[0038]作為優(yōu)選，通過(guò)WAT的方法來(lái)測(cè)量所述電阻R、所述電阻Rl以及所述電阻R3，以實(shí)現(xiàn)整片晶圓的評(píng)價(jià)和監(jiān)控。
[0039]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中使用破壞性的剪切試驗(yàn)(Shear Test)的方式來(lái)測(cè)試接合質(zhì)量(Bonding Quality)的缺點(diǎn)，通過(guò)改變制備工藝(Process Flow),設(shè)計(jì)一種3D的電阻結(jié)構(gòu)當(dāng)作測(cè)試結(jié)構(gòu)(testkey)并用WAT的方法來(lái)測(cè)量電阻結(jié)構(gòu)的阻值的大小來(lái)體現(xiàn)接合質(zhì)量(B