CN111413560A - 圆片键合质量可靠性测试结构及可靠性测试方法 - Google Patents

圆片键合质量可靠性测试结构及可靠性测试方法 Download PDF

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CN111413560A CN202010160624.5A CN202010160624A CN111413560A CN 111413560 A CN111413560 A CN 111413560A CN 202010160624 A CN202010160624 A CN 202010160624A CN 111413560 A CN111413560 A CN 111413560A
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Abstract

本申请涉及一种圆片键合质量可靠性测试结构及可靠性测试方法；其中，圆片键合质量可靠性测试结构，包括依次相接触串联固定在机械支撑层上的多个圆片键合结构组件；还包括设于首个圆片键合结构组件处的第一测试位点，和设于末端圆片键合结构组件处的第二测试位点；圆片键合结构组件包括通过导电的桥梁结构连接的两个圆片键合结构；圆片键合结构包括依次层叠在机械支撑层上的金属层、结构层；任一圆片键合结构的结构层通过桥梁结构连接另一圆片键合结构的结构层；任一圆片键合结构的金属层与相邻圆片键合结构组件中任一圆片键合结构的金属层通过金属布线相接触；本申请可通过测试圆片键合结构的接触电阻，实现对圆片键合的无损检测。

Description

圆片键合质量可靠性测试结构及可靠性测试方法
技术领域
本申请涉及微机械系统技术领域，特别是涉及一种圆片键合质量可靠性测试结构及可靠性测试方法。
背景技术
微机械系统(Micro-Electro-Mechanical-System，MEMS)是在微电子制造技术基础上结合微机械加工工艺制造而成，典型MEMS器件可以包括加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风以及微镜等。不同于集成电路器件具有的二维平面结构，MEMS器件通常具有三维机械结构；其中，圆片键合工艺是实现三维结构的关键工艺，而圆片键合结构是MEMS三维机械结构的基础。MEMS圆片键合工艺是通过阳极键合/熔融键合等技术将同种或不同种材料连接在一起，形成多层结构以完成机械支撑和电学连接等功能，其强度一般远高于采用粘接剂完成的粘接。
MEMS圆片键合结构本质上是一种多层结构，具有层间界面，在温度、湿度、振动、冲击等环境应力作用下易发生层间开裂、剥离等可靠性问题，尤其是对于不同种材料制造而成的圆片键合结构，如硅-玻璃阳极键合中的硅材料和玻璃材料，由于材料热失配问题，其在温度应力作用下，易导致失效问题。
在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前，针对MEMS圆片键合质量可靠性的评估，主要通过包括剪切强度、抗拉强度在内的强度来评判，或者通过切片剖面来观测键合界面状态，但这些方法均为破坏性测试方法，进而影响到对其退化演变规律的可靠性研究和无损筛选等工作。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现无损测试的圆片键合质量可靠性测试结构及可靠性测试方法。
为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种圆片键合质量可靠性测试结构，包括依次相接触串联固定在机械支撑层上的多个圆片键合结构组件；还包括设于首个圆片键合结构组件处的第一测试位点，和设于末端圆片键合结构组件处的第二测试位点；
圆片键合结构组件包括通过导电的桥梁结构连接的两个圆片键合结构；圆片键合结构包括依次层叠在机械支撑层上的金属层、结构层；任一圆片键合结构的结构层通过桥梁结构连接另一圆片键合结构的结构层；任一圆片键合结构的金属层与相邻圆片键合结构组件中任一圆片键合结构的金属层通过金属布线相接触；
其中，基于第一测试位点和第二测试位点，获取总电阻，并根据总电阻确认圆片键合界面状态，得到圆片键合质量和可靠性测试结果。
在其中一个实施例中，第一测试位点为第一焊盘；第二测试位点为第二焊盘；
第一焊盘通过第一金属布线连接首个圆片键合结构组件；其中，首个圆片键合结构组件中远离相邻圆片键合结构组件的圆片键合结构，通过金属层连接第一金属布线；
第二焊盘通过第二金属布线连接末端圆片键合结构组件；其中，末端圆片键合结构组件中远离相邻圆片键合结构组件的圆片键合结构，通过金属层连接第二金属布线。
在其中一个实施例中，第一金属布线的材质包括钛、铂或金；第二金属布线的材质包括钛、铂或金。
在其中一个实施例中，机械支撑层的材质为玻璃；结构层的材质为掺杂后的硅；桥梁结构的材质为掺杂后的硅；金属层的材质为钛、铂或金。
在其中一个实施例中，圆片键合结构组件的数量为两个；总电阻包含4个圆片键合结构的键合接触电阻。
一种MEMS器件，包括上述的圆片键合质量可靠性测试结构。
在其中一个实施例中，MEMS器件还包括功能结构；
功能结构包含圆片键合质量可靠性测试结构；或，
圆片键合质量可靠性测试结构布设于功能结构一侧。
一种基于上述的MEMS器件的可靠性测试方法，包括步骤：
获取MEMS器件中圆片键合质量可靠性测试结构的总电阻；
基于总电阻进行质量筛选，得到各质量合格的MEMS器件；
对各质量合格的MEMS器件进行可靠性试验，获取可靠性测试的结果。
在其中一个实施例中，基于总电阻进行质量筛选，得到各质量合格的MEMS器件的步骤包括：
基于总电阻、依据接触电阻合格判据进行筛选，确定各质量合格的MEMS器件。
在其中一个实施例中，在基于总电阻进行质量筛选，得到各质量合格的MEMS器件的步骤之前，还包括步骤：
获取圆片键合质量可靠性测试结构中多个圆片键合结构的接触电阻，并分别对各圆片键合结构进行剪切强度测试，得到剪切强度；
根据接触电阻和剪切强度的对应关系，基于预设剪切强度要求得到接触电阻合格判据。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
本申请圆片键合质量可靠性测试结构，包括依次相接触串联固定在机械支撑层上的多个圆片键合结构组件，且设置了相应的测试位点，能够无损的完成键合接触电阻的测试，使得圆片键合结构可以实现多次测试以及跟踪测试；具体的，基于该测试结构使得本申请可通过测试圆片键合结构的接触电阻，实现对圆片键合的无损检测，并开展可靠性研究工作以及质量筛选工作，解决了传统方法只能采用破坏性测试方法的问题；进一步的，采用本申请可实现对圆片键合界面状态的跟踪测试，以获取其退化演变规律。
附图说明
通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。
图1为一实施例中圆片键合质量可靠性测试结构的应用环境图；
图2为一实施例中圆片键合剖面结构示意图；
图3为一实施例的圆片键合质量可靠性测试结构示意图；
图4为一实施例的圆片键合测试结构等效电阻示意图；
图5为一实施例的圆片键合质量可靠性测试结构的具体结构示意图；
图6为另一实施例的圆片键合质量可靠性测试结构示意图；
图7为另一实施例的圆片键合测试结构等效电阻示意图；
图8为一实施例的MEMS器件可靠性测试方法的流程示意图；
图9为一实施例的键合接触电阻在高温(150℃)下的变化情况示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“相接触串联”、“固定”、“桥梁结构”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
对于MEMS圆片键合质量可靠性评估，传统的测试方法主要可以包括两种，一种是键合强度测试，采用剪切强度、抗拉强度等，通过键合强度来评判MEMS键合质量，另一种是切片剖面分析，通过微观组织来评判键合界面有无裂纹等现象，进而评估MEMS键合质量。目前，这两种方法均为破坏性的测试，无法在线跟踪对MEMS键合界面状态来获取其退化演变规律；同时，传统方法无法实现对MEMS圆片键合的无损筛选。
具体的，键合强度测试，主要是通过测试仪器对MEMS圆片键合包括剪切强度、抗拉强度等在内的强度进行定量测试，例如，通过拉力-剪切仪对MEMS硅-玻璃阳极圆片键合结构进行剪切强度测试，单位为Mpa或gf/μm2。但采用该方法测试后，会损坏圆片键合结构，无法继续对该样品进行后续的跟踪测试，难以在可靠性研究中追踪键合界面状态退化演变；此外，单纯的采用强度测试无法测试圆片键合结构的电学特性。而切片剖面分析，主要是MEMS圆片键合制样后通过切片剖面分析键合界面状态，观察界面是否有裂纹等，依然属于破坏性测试方法，难以在可靠性研究中追踪键合界面状态退化演变，同样无法满足MEMS圆片键合可靠性测试、以及对MEMS圆片键合的无损筛选。
由于MEMS圆片键合的失效往往是键合界面状态的缓慢退化，需要实时跟踪测试MEMS圆片键合界面状态；对此，本申请提出一种新的测试结构及方法，能够对圆片键合进行无损检测，以完成对其可靠性研究以及质量筛选等工作。基于本申请提出的测试结构，通过测试圆片键合的接触电阻，可以实现对其状态的无损检测；进而，采用本申请提出的方法可以实现对圆片键合的无损检测，以开展可靠性研究工作以及质量筛选工作。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的圆片键合质量可靠性测试结构及测试方法等，可以应用于如图1所示的应用环境中。以图1所示的梳齿式MEMS加速度计为例，对MEMS器件基本结构进行简要说明。如图1所示，主要可以包含依次层叠的机械支撑层、金属层以及结构层；其中，机械支撑层的材质可以为玻璃，结构层的材质可以为硅，金属层作为电学连接，其材质可以为钛、铂或金等金属。
图1中，标号200为梳齿结构，300为惯性质量块，400为机械梁，100和500均为MEMS圆片键合结构。其中，圆片键合结构100与圆片键合结构500，锚定在玻璃机械支撑层上，不可移动；而惯性质量块300通过机械梁400和圆片键合结构500连接在一起，其在机械梁400的辅助下、在加速度等作用下可发生位移，带动梳齿结构200发生位移；即惯性质量块300和机械梁400将加速度转化为位移，梳齿结构200将位移转化为电容等电学信号。
图1中，MEMS圆片键合结构(100与500)，是通过阳极键合或熔融键合等键合工艺将硅片与玻璃片键合在一起；在具体的示例中，硅片和玻璃片中间包含有金属层，以完成不同结构之间的电学互连；其中，掺杂之后的硅片为导体，使得键合后的结构可通过金属层完成电学连接。即，圆片键合可以作为机械支撑将硅片和玻璃片机械固定在一起；另一方面，圆片键合还可以实现电学互连作用，完成功能结构层的电学连接。
进一步的，MEMS圆片键合的剖面结构可以如图2所示，100和500均为MEMS圆片键合结构；一方面，MEMS圆片键合为多层结构，对冲击、振动等机械应力敏感；另一方面，MEMS圆片键合通常为异质材料的多层结构，而异质材料热膨胀系数的不同，在温度、湿度等环境应力作用下易导致键合强度下降甚至发生开裂失效。而本申请针对上述MEMS圆片键合在应用过程中的测试问题，提出了一种圆片键合质量可靠性测试结构及可靠性测试方法。具体的，本申请利用键合接触电阻，实现对MEMS圆片键合退化演变的监测。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种圆片键合质量可靠性测试结构，包括依次相接触串联固定在机械支撑层上的多个圆片键合结构组件；还包括设于首个圆片键合结构组件处的第一测试位点，和设于末端圆片键合结构组件处的第二测试位点；
圆片键合结构组件包括通过导电的桥梁结构130连接的两个圆片键合结构；圆片键合结构包括依次层叠在机械支撑层上的金属层110、结构层120；任一圆片键合结构的结构层120通过桥梁结构130连接另一圆片键合结构的结构层；任一圆片键合结构的金属层110与相邻圆片键合结构组件中任一圆片键合结构的金属层通过金属布线600相接触；
其中，基于第一测试位点和第二测试位点，获取总电阻，并根据总电阻确认圆片键合界面状态，得到圆片键合质量和可靠性测试结果。
具体而言，本申请提出的测试结构，能够更好的完成键合接触电阻的测试。测试结构两端均设有测试位点，中间至少有1个圆片键合结构组件。如图3所示，可以包括设于圆片键合结构组件1(即首个圆片键合结构组件)处的第一测试位点，以及设于圆片键合结构组件N(即末端圆片键合结构组件)处的第二测试位点。其中，N大于或等于2。
其中，图3所示为至少两个圆片键合结构组件(即至少四个圆片键合结构)，不同圆片键合结构组件的金属层110相接触，而不同圆片键合结构通过桥梁结构130连接。在一个具体的实施例中，桥梁结构130为导电的桥梁结构；具体地，桥梁结构130的材质可以为掺杂后的硅。
进一步的，圆片键合结构组件的数量可以为多个，以形成多个键合电阻的串联；本申请可以包括依次相接触串联固定在机械支撑层上的N个圆片键合结构组件。如图3所示，圆片键合结构组件可以包括两个圆片键合结构；圆片键合结构可以包括依次层叠在机械支撑层上的金属层110、结构层120；其中，任一圆片键合结构的结构层120通过桥梁结构连接另一圆片键合结构的结构层；任一圆片键合结构的金属层110与相邻圆片键合结构组件中任一圆片键合结构的金属层通过金属布线600相接触。
需要说明的是，传统探针检测，一端探针扎在圆片键合结构中的硅片层上，一端探针扎在金属层上，或者两端探针扎在圆片键合结构中电连接的硅片层上。然而，采用传统探针检测易导致至少如下问题：一方面，每次必须使用探针台完成接触电阻的测试，操作复杂成本高；另一方面，探针压在硅片层上时，由于有机械力的作用，会导致键合接触电阻测试不准。
而基于本申请提出的圆片键合质量可靠性测试结构，能够无损的完成键合接触电阻的测试，实现对键合界面状态的多次测试、跟踪测试，进而满足圆片键合质量可靠性研究。
如图4所示为本申请的测试结构等效电阻；其中，Rsi为桥梁结构的电阻，而R0为圆片键合结构的键合接触电阻。本申请中，桥梁结构为导电结构，可视为导体，即桥梁结构的Rsi可忽略不计。进而，通过本申请提出的测试结构，总电阻基本等于N个圆片键合结构的键合接触电阻之和。
需要说明的是，可以在可靠性试验前后测试圆片键合结构的总电阻，以监测键合界面状态。同时，键合接触电阻测试结构的测试可以通过探针进行测试，也可通过金丝引线进行封装后对测试结构的电阻进行测试。
在一个具体的示例中，如图5所示的圆片键合质量可靠性测试结构，圆片键合结构组件的数量可以为两个；总电阻包含4个圆片键合结构的键合接触电阻。而第一测试位点可以为第一焊盘；第二测试位点可以为第二焊盘。
其中，第一焊盘通过第一金属布线610连接首个圆片键合结构组件；首个圆片键合结构组件中远离相邻圆片键合结构组件的圆片键合结构，通过金属层110连接第一金属布线610。而第二焊盘通过第二金属布线620连接末端圆片键合结构组件；其中，末端圆片键合结构组件中远离相邻圆片键合结构组件的圆片键合结构，通过金属层连接第二金属布线620。即本申请中的焊盘，可以通过金属布线连接圆片键合结构中的金属层，进而实现电信号的传导。
进一步的，第一金属布线的材质可以包括钛、铂或金；第二金属布线的材质可以包括钛、铂或金。
为了进一步说明本申请的方案，下面结合具体示例予以说明；如图6所示，提供了一种圆片键合质量可靠性测试结构，测试结构两端均设有金属pad(焊盘)，即第一焊盘和第二焊盘，中间至少有两个圆片键合结构(图6为四个圆片键合结构)，不同圆片键合结构通过硅片连接；其中，圆片键合结构可以为多个，形成多个键合电阻的串联。同时，焊盘也可以通过相应的金属布线连接至测试结构两端的圆片键合结构。需要说明的是，圆片键合结构的金属层与相邻圆片键合结构组件中任一圆片键合结构的金属层既可以直接相接触，亦可以通过金属布线相接触。
在测试中，可以基于测试结构两端的焊盘，获得圆片键合质量可靠性测试结构的电阻，进而用于衡量圆片键合质量，并可进行可靠性测试；其中，电阻测试可以通过探针进行测试，也可以对芯片进行管壳封装后，通过金丝引线对测试结构的电阻进行测试，亦可以采用数字万用表进行测试；
为了更为详细的阐述本申请方案，下面结合具体实例予以说明，
而图5、图6所示测试结构的等效电阻，可以如图7所示；其中，Rsi为圆片键合结构之间硅层(即连接在圆片键合结构之间的桥梁结构130)的电阻，而R0为圆片键合结构的键合接触电阻。其中，作为结构层120的硅一般进行了掺杂，而桥梁结构的材质也可采用掺杂后的硅，因此桥梁结构可视为导体，硅层电阻Rsi可忽略不计。即通过上述测试结构的电阻R基本等于四个键合接触电阻之和。
以上，本申请提出一种圆片键合质量可靠性测试结构，包括依次相接触串联固定在机械支撑层上的多个圆片键合结构组件，且设置了相应的测试位点，能够无损的完成键合接触电阻的测试，使得圆片键合结构可以实现多次测试以及跟踪测试；具体的，基于该测试结构使得本申请可通过测试圆片键合结构的接触电阻，实现对圆片键合的无损检测，进而可开展可靠性研究工作以及质量筛选工作，解决了传统方法只能采用破坏性测试方法的问题。
在一个实施例中，提供了一种MEMS器件，包括上述任一项的圆片键合质量可靠性测试结构。
在一个具体的实施例中，MEMS器件还包括功能结构；
功能结构包含圆片键合质量可靠性测试结构；或，
圆片键合质量可靠性测试结构布设于功能结构一侧；
具体而言，本申请提供的圆片键合质量可靠性测试结构，可以应用在MEMS器件中；在一个示例中，MEMS器件可以为MEMS加速度计。
而采用包含圆片键合质量可靠性测试结构的MEMS器件，可以进行无损的键合接触电阻的测试，进而完成MEMS器件的质量筛选以及可靠性检测，并实现多次测试以及跟踪测试。
具体地，应用于MEMS器件中时，本申请中圆片键合质量可靠性测试结构的布放位置可以包括：在一个示例中，作为陪测结构布置在硅片中的不同位置；例如，布置在每个MEMS器件旁边，用于监测每个MEMS器件在制造生产后的圆片键合质量，从而用于MEMS器件的筛选及可靠性测试。
在另一个示例中，可作为MEMS功能结构的一部分，融入于MEMS器件结构(即功能结构)中，用于监测每个MEMS器件在生产后的圆片键合质量，不仅可用于MEMS器件的筛选，也可用于后续MEMS器件在经受环境应力后、MEMS键合质量的可靠性测试。
同时，基于上述包括圆片键合质量可靠性测试结构的MEMS器件，可在可靠性试验前后测试圆片键合结构的总电阻R，以监测圆片键合界面状态。圆片键合质量可靠性测试结构的测试可以通过探针进行测试，例如，通过探针基于相应测试位点进行测试；也可通过封装后的金丝引线，对测试结构的电阻进行测试，不仅有利于无损测试，也更适合应用于MEMS器件的质量筛选以及可靠性测试。
以基于硅-玻璃阳极键合工艺的MEMS加速度计为例，下面介绍利用本申请进行键合质量可靠性监测的具体实施过程：
首先，可在MEMS加速度计设计中，设计本申请提出的测试结构；其中，桥梁结构为掺杂的硅层，使得等效电阻中的Rsi可忽略不计；进一步的，圆片键合结构(例如，阳极键合)中的金属层可以采用钛/铂/金，以完成功能结构的电学连接；再次，测试结构可布置于加速度计功能结构旁边，有利于无损测试。
以上，本申请提出了一种包括圆片键合质量可靠性测试结构的MEMS器件；基于该测试结构，使得本申请可通过测试MEMS器件中圆片键合结构的接触电阻，实现对圆片键合的无损检测，进一步可开展可靠性测试以及质量筛选，从而解决传统方法只能采用破坏性测试方法的问题。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种MEMS器件可靠性测试方法，可以包括步骤：
步骤S810，获取MEMS器件中圆片键合质量可靠性测试结构的总电阻；
步骤S820，基于总电阻进行质量筛选，得到各质量合格的MEMS器件；
步骤S830，对各质量合格的MEMS器件进行可靠性试验，获取可靠性测试的结果。
在一个具体实施例中，步骤S820，基于总电阻进行质量筛选，得到各质量合格的MEMS器件的步骤可以包括：
基于总电阻、依据接触电阻合格判据进行筛选，确定各质量合格的MEMS器件；
在基于总电阻进行质量筛选，得到各质量合格的MEMS器件的步骤之前，还可以包括步骤：
获取圆片键合质量可靠性测试结构中多个圆片键合结构的接触电阻，并分别对各圆片键合结构进行剪切强度测试，得到剪切强度；
根据接触电阻和剪切强度的对应关系，基于预设剪切强度要求得到接触电阻合格判据。
具体而言，本申请提供了一种对MEMS圆片键合进行质量可靠性监测的实施方案：首先，在MEMS设计中，设计本申请提出的圆片键合质量可靠性测试结构；其次，在MEMS器件制造生产后，通过该测试结构的接触电阻对MEMS圆片键合进行质量评估，完成对MEMS器件的质量筛选；再次，对筛选合格的MEMS器件进行环境应力可靠性测试时，对上述测试结构的接触电阻进行测试，以监测MEMS圆片键合结构界面状态。
下面以基于硅-玻璃阳极键合工艺的MEMS加速度计为例，介绍利用本申请方法对圆片键合进行质量以及可靠性监测的实施方案：
该MEMS加速度计中，包含前述任一项圆片键合质量可靠性测试结构。首先，测试一系列即多个该测试结构的电阻，进而对这些圆片键合结构进行剪切强度测试，通过接触电阻和剪切强度的对应关系，依据剪切强度要求(即预设剪切强度要求)，得到接触电阻合格判据。进而，可依据该接触电阻合格判据，对MEMS器件进行质量筛选。
获取到质量筛选合格的MEMS器件后，对质量合格的MEMS器件进行封装；其中，可以将带有该测试结构的MEMS芯片通过金丝引线和粘接剂封装在陶瓷管壳里。
进一步的，本申请提出对封装好的产品进行可靠性试验；其中，可靠性试验可以包括高温(150℃)可靠性试验。
下面以高温(150℃)可靠性试验为例：在本次可靠性试验前，可以采用数字万用表获取某个测试结构的接触电阻；然后，可以将样品置于150℃，1000小时进行高温可靠性试验；进一步的，测试条件为t1＝100小时，Δt＝100小时，在该测试条件下对样品进行电阻测试。
通过前述步骤流程，得到测试结构在150℃下随时间变化的规律，也即键合接触电阻在高温下的变化情况，从而得到MEMS圆片键合在高温下的退化演变规律。
表1圆片键合接触电阻在高温(150℃)下的变化情况
t R
0 250
100 260
200 270
300 300
400 350
500 1000
600 2000
700 ∞
800 ∞
900 ∞
1000 ∞
参阅表1以及图9所示内容，键合接触电阻在高温(150℃)下的变化情况(以10000代表无穷大)为：圆片键合接触电阻在t＝400小时前，趋势稳定，数值基本无变化；在t＝400小时后，圆片键合接触电阻的数值开始逐渐增大；直至到t＝700小时，接触电阻变为无穷大；上述变化趋势表明，键合界面裂纹在t＝400小时开始生长，在t＝700小时完成剥离。
以上，基于本申请提出的圆片键合质量可靠性测试结构及方法，能够获取圆片键合的退化演变规律，并可无损的确定键合界面状态，实现对键合界面状态的多次测试、跟踪测试，能够满足MEMS圆片键合质量可靠性研究。本申请针对MEMS圆片键合提出了一种新的质量可靠性测试结构及测试方法；具体地，本申请通过测试圆片键合结构的接触电阻，实现对MEMS圆片键合的无损检测，进而能够有效开展质量筛选和可靠性测试；采用本申请可实现对MEMS圆片键合界面状态的跟踪测试，并获取其退化演变规律，并完成对MEMS圆片键合的质量筛选。
应该理解的是，虽然图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图8中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种圆片键合质量可靠性测试结构，其特征在于，包括依次相接触串联固定在机械支撑层上的多个圆片键合结构组件；还包括设于首个圆片键合结构组件处的第一测试位点，和设于末端圆片键合结构组件处的第二测试位点；
所述圆片键合结构组件包括通过导电的桥梁结构连接的两个圆片键合结构；所述圆片键合结构包括依次层叠在所述机械支撑层上的金属层、结构层；任一圆片键合结构的结构层通过所述桥梁结构连接另一圆片键合结构的结构层；任一圆片键合结构的金属层与相邻圆片键合结构组件中任一圆片键合结构的金属层通过金属布线相接触；
其中，基于所述第一测试位点和所述第二测试位点，获取总电阻，并根据所述总电阻确认圆片键合界面状态，得到圆片键合质量和可靠性测试结果。
2.根据权利要求1所述的圆片键合质量可靠性测试结构，其特征在于，所述第一测试位点为第一焊盘；所述第二测试位点为第二焊盘；
所述第一焊盘通过第一金属布线连接所述首个圆片键合结构组件；其中，所述首个圆片键合结构组件中远离相邻圆片键合结构组件的圆片键合结构，通过金属层连接所述第一金属布线；
所述第二焊盘通过第二金属布线连接所述末端圆片键合结构组件；其中，所述末端圆片键合结构组件中远离相邻圆片键合结构组件的圆片键合结构，通过金属层连接所述第二金属布线。
3.根据权利要求2所述的圆片键合质量可靠性测试结构，其特征在于，所述第一金属布线的材质包括钛、铂或金；所述第二金属布线的材质包括钛、铂或金。
4.根据权利要求1所述的圆片键合质量可靠性测试结构，其特征在于，所述机械支撑层的材质为玻璃；所述结构层的材质为掺杂后的硅；所述桥梁结构的材质为掺杂后的硅；所述金属层的材质为钛、铂或金。
5.根据权利要求1至4任一项所述的圆片键合质量可靠性测试结构，其特征在于，所述圆片键合结构组件的数量为两个；所述总电阻包含4个所述圆片键合结构的键合接触电阻。
6.一种MEMS器件，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的圆片键合质量可靠性测试结构。
7.根据权利要求6所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括功能结构；
所述功能结构包含所述圆片键合质量可靠性测试结构；或，
所述圆片键合质量可靠性测试结构布设于所述功能结构一侧。
8.一种基于权利要求6或7所述的MEMS器件的可靠性测试方法，其特征在于，包括步骤：
获取MEMS器件中圆片键合质量可靠性测试结构的总电阻；
基于所述总电阻进行质量筛选，得到各质量合格的MEMS器件；
对各所述质量合格的MEMS器件进行可靠性试验，获取可靠性测试的结果。
9.根据权利要求8所述的可靠性测试方法，其特征在于，基于所述总电阻进行质量筛选，得到各质量合格的MEMS器件的步骤包括：
基于所述总电阻、依据接触电阻合格判据进行筛选，确定各质量合格的MEMS器件。
10.根据权利要求9所述的可靠性测试方法，其特征在于，在基于所述总电阻进行质量筛选，得到各质量合格的MEMS器件的步骤之前，还包括步骤：
获取圆片键合质量可靠性测试结构中多个圆片键合结构的接触电阻，并分别对各所述圆片键合结构进行剪切强度测试，得到剪切强度；
根据所述接触电阻和所述剪切强度的对应关系，基于预设剪切强度要求得到所述接触电阻合格判据。
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