CN111710618A - 一种晶圆钝化层缺陷的检测方法 - Google Patents

一种晶圆钝化层缺陷的检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111710618A
CN111710618A CN202010683335.3A CN202010683335A CN111710618A CN 111710618 A CN111710618 A CN 111710618A CN 202010683335 A CN202010683335 A CN 202010683335A CN 111710618 A CN111710618 A CN 111710618A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wafer
passivation layer
defects
value
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010683335.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111710618B (zh
Inventor
王锐
杨侃诚
王亚波
莫军
李建军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Unicmicro Guangzhou Co ltd
Original Assignee
Unicmicro Guangzhou Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unicmicro Guangzhou Co ltd filed Critical Unicmicro Guangzhou Co ltd
Priority to CN202010683335.3A priority Critical patent/CN111710618B/zh
Publication of CN111710618A publication Critical patent/CN111710618A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111710618B publication Critical patent/CN111710618B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/14—Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G01N21/9505—Wafer internal defects, e.g. microcracks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本发明提供了一种晶圆钝化层缺陷的检测方法，包括以下步骤：(1)设计文件导入阶段中，在晶圆划片槽区域插入检测电路结构；在晶圆WAT测试阶段中，测试晶圆中该检测电路结构的电容前值和电阻前值；(2)将步骤(1)所述晶圆进行压力蒸煮后，对晶圆表面进行清洁；(3)将步骤(2)清洁后的晶圆再次对相同划片槽区域进行WAT测试，得到的电容后值和电阻后值与步骤(1)所得前值进行对比，即可判断晶圆钝化层是否存在缺陷。该方法改善了目前仪器分辨率和检测范围的局限性导致的低钝化层缺陷发现率，降低了抽检过程的漏检率。同时，该检测方法可适用于各尺寸的晶圆上的抽检及晶圆厂中的定期常规检测。

Description

一种晶圆钝化层缺陷的检测方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体涉及晶圆钝化层缺陷的检测方法。
背景技术
晶圆厂在生产晶圆的过程中，对于非凸块(bumping)封装的产品，最后都会覆盖一层由二氧化硅组成的钝化层。钝化层可以有效隔绝湿气，并对芯片起到物理保护作用。如果钝化层有缺陷的话起不到有效的保护作用，并给湿气进入芯片内部提供了潜在的通道。目前主要通过人工目检或者机器AEI(after each inspection)等光学方法观察钝化层颜色，有无异常刮伤、沾污、异物颗粒。
然而现有的钝化层检测技术存在着以下缺点：(1)缺陷有结构性缺陷和表面缺陷。目前的光学检测只能发现表面缺陷(刮伤、沾污、异物颗粒)，钝化层内部结构性缺陷无法通过光学检测检查出来。(2)AEI能发现的缺陷的尺寸还取决于机器的分辨率和检查范围。鉴于成本考量，有些光学检查只是挑选晶圆的部分区域进行抽检，所以有些微小的表面缺陷可能漏检。还有些微小的划伤由于尺寸太小，如果机器分辨率不够，也有可能漏检。
发明内容
基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种采用电性测试检测晶圆钝化层缺陷的方法。使用该方法可克服传统的光学检测方法的缺陷，不仅能提升检测到有问题的晶圆钝化层缺陷的概率，还可以作为晶圆厂的一种常规检测的有效手段。该方法适用性广，可用于不同尺寸晶圆钝化层缺陷检测。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种晶圆钝化层缺陷的检测方法，包括以下步骤：
(1)设计文件导入阶段中，在待检测晶圆划片槽区域插入电性检测电路结构；在晶圆的晶圆允收测试(WAT，wafer acceptance test)电性测试阶段中，测试待检测晶圆中该电性检测电路结构的电容前值和电阻前值；
(2)将步骤(1)所述待测晶圆进行压力蒸煮(PCT，pressure cook test)后，对晶圆表面进行清洁；
(3)将步骤(2)清洁后的待测晶圆再次对相同划片槽区域进行晶圆允收测试，得到的电容后值和电阻后值与步骤(1)所得电容前值和电阻前值进行对比，若电阻或/和电容前后数值差异≥5％，则判断对应的钝化层含有缺陷，并统计晶圆钝化层的缺陷率；所述电阻前后数值差异的计算方式为：(电阻前值-电阻后值)/电阻前值×100％；所述电容前后数值差异的计算方式为：|电容前值-电容后值|/电容前值×100％。
本发明所提供的这种测定方法相比于传统的光学二维缺陷检测在检测晶圆钝化层中结构缺陷时可能存在漏检，并且对缺陷的尺寸也存在限制等缺陷，使用三维的电性检测，不管是表面缺陷还是结构内部的缺陷都能通过WAT测试检测电路结构的电阻电容数值上表现出来，大大降低了晶圆钝化层缺陷的漏检率，且该检测方法不受检测仪器的技术参数限制。
优选地，步骤(1)所述电性检测电路结构在晶圆的插入密度为设计规则检测(DRC，design rule check)允许的最小间隙。在插入检测电路时的插入密度越大，检测精度越大，但相应成本也越大，晶圆可用率越低；插入密度越小，晶圆的芯片可用率越大，但检测精度降低。
优选地，步骤(1)所述电性检测电路结构为叉指结构；所述叉指结构使用的金属种类与待测晶圆离钝化层最近的顶层金属一致。
优选地，步骤(2)所述压力蒸煮时的温度为120～125℃，湿度为80～90％，压力蒸煮的时间为95～100h。经过压力蒸煮过程时，高温高湿造成高压会使湿气从外部经过钝化层存在的表面缺陷进入叉指结构电路中，从而造成该电路在压力蒸煮过程前后电阻值的变化。
优选地，步骤(2)所述压力蒸煮时的温度为121℃，湿度为85％，压力蒸煮的时间为96h。在此条件下进行压力蒸煮，若钝化层存在表面，能有效将湿气从外部转移至叉指结构电路，且最为节约耗能和维持产能。
优选地，步骤(2)所述晶圆表面的清洁使用Scrubber洗涤机台洗涤以及氮气喷吹对晶圆表面进行清洁；所述Scrubber洗涤机台洗涤晶圆时的水流量为1.2～1.6L/min，转速为400～600rpm/min，洗涤时间为60～80s。经过Scrubber机台洗涤以及氮气喷吹可去除晶圆在压力蒸煮过程中残留下的水渍以及其他沾污。
本发明的有益效果在于，本发明提供了一种针对晶圆钝化层缺陷的电性测试检测方法，通过测试晶圆划片槽中测试结构在压力蒸煮前后的电容及电阻值，可以全面地得到晶圆钝化层中表面缺陷及结构缺陷的信息。相比于传统的二维光学检测，改善了因为仪器分辨率和检测范围的局限性导致的低钝化层缺陷发现率，降低了抽检过程的漏检率。同时，该检测方法的覆盖面更广，适用范围更宽，可适用于各尺寸的晶圆上的抽检及晶圆厂中的定期常规检测。
附图说明
图1为本发明电性检测电路叉指结构插入的晶圆划片槽区域。
图2为本发明待测晶圆经过压力蒸煮时划片槽区域截面图。
图3为本发明待测晶圆经过压力蒸煮后划片槽区域的电性检测电路叉指结构截面图。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例及对比例对本发明作进一步说明，其目的在于详细地理解本发明的内容，而不是对本发明的限制。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明提高的晶圆钝化层缺陷检测方法可用于多种尺寸的晶圆检测，但在本实施例中，待测晶圆为顶层金属为铜的12寸产品晶圆。
本实施例晶圆钝化层缺陷的检测方法步骤为：
(1)提供一在设计文件导入阶段中已在划片槽中插入特定叉指结构检测电路的12寸待测晶圆，并对这些检测电路进行WAT测试，获得其电容值和电阻值；
如图1所示，为了监控线上工艺的稳定性，晶圆中在芯片之间的划片槽上会插入特定的测试结构。插入电性监测结构的密度以及检测电路的结构，由具体晶圆产品的需求而定。本实施例插入检测电路选用铝制的叉指结构电路，插入密度为DRC设定的最小间隙。
(2)待测晶圆在温度为121℃，湿度为85％的环境下进行压力蒸煮96h。
如图2所示，在压力蒸煮过程中，湿气会在高压下引入待测晶圆，依次通过晶圆顶层的钝化层表面存在的表面缺陷进入覆盖在顶层金属的叉指结构电路层。如图3经过压力蒸煮后电性检测电路截面图所示，湿气在压力蒸煮后渗透并停留在了叉指结构的电路中。
(3)将压力蒸煮后的晶圆放入Scrubber机台(水流量为1.4L/min，转速为500rpm/min)洗涤1min后，使用氮气枪喷吹晶圆表面；
(4)将清洁后的待测晶圆再次对相同划片槽区域进行晶圆WAT测试，得到的电容值和电阻值与步骤(1)所得电容前值和电阻前值进行前后值差异计算，即可判断该检测电路对应的钝化层是否存在缺陷。对所有检测电路进行统计后，计算该晶圆的钝化层缺陷率。
由于钝化层主要成分为二氧化硅，并不导电，因此内部的某一区域存在结构性缺陷，相应区域范围内检测电路在WAT时得到的电容值在压力蒸煮后会存在差异，则根据前后数值差异可判断该区域中钝化层存在结构缺陷的概率。
特定的叉指结构检测电路为金属制(本实施例为铜制)，若晶圆钝化层表面存在缺陷，则在引入湿气后会导致其导电性提高，WAT测试时的电阻值相比于未引入湿气前的数值变小，则可根据前后数值差异判断该区域中钝化层存在表面缺陷的概率。
本实施例所述12寸晶圆由AEI检测后的晶圆钝化层缺陷率为0.32％，经过本实施例检测步骤后得到的晶圆钝化层缺陷率为0.38％。其中本实施例测试数据中，非缺陷钝化层相应区域(正常钝化层区域)的检测电路在WAT测试的电阻平均数值为0.02Ω/sq，测试的电容平均数值为1.40pF/μm，与正常晶圆进行WAT测试得到的结果相近，说明本测试方法不会对无缺陷钝化层区域产生影响，可靠性高。测试结果表明本发明所提供的检测方法能有效检测出晶圆钝化层的存在缺陷(包括结构缺陷和表面缺陷)，且发现率高于传统光学AEI检测方法。
实施例2
实施例2与实施例1的差别仅在于待测晶圆为芯片电路结构不同的12寸产品晶圆。本实施例所述12寸晶圆由AEI检测后的晶圆钝化层缺陷率为0.51％，经过本实施例检测步骤得到的晶圆钝化层缺陷率为0.56％，检测结果与实施例1相似，虽然本实施例中的产品晶圆钝化层缺陷率较高，合格率稍低，但本发明使用的检测方法的缺陷发现率依然高于传统光学AEI检测方法。
实施例3
实施例3与实施例1的差别仅在于待测晶圆为顶层金属为铜且芯片电路结构不同的12寸测试控档片晶圆。本实施例所述12寸晶圆由AEI检测后的晶圆钝化层缺陷率为3.89％，经过本实施例检测步骤得到的晶圆钝化层缺陷率为4.21％，表明本发明提供的钝化层缺陷检测方法可适用于正常的产品晶圆或缺陷较多检测测试用的控档片晶圆，且准确率和精度均高于AEI检测方法。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种晶圆钝化层缺陷的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设计文件导入阶段中，在待检测晶圆划片槽区域插入电性检测电路结构；在晶圆的晶圆允收测试中，测试待检测晶圆中该电性检测电路结构的电容前值和电阻前值；
(2)将步骤(1)所述待测晶圆进行压力蒸煮后，对晶圆表面进行清洁；
(3)将步骤(2)清洁后的待测晶圆再次对相同划片槽区域进行晶圆允收测试，得到的电容后值和电阻后值与步骤(1)所得电容前值和电阻前值进行对比，若电阻或/和电容前后数值差异≥5％，则判断对应的钝化层含有缺陷，并统计晶圆钝化层的缺陷率；所述电阻前后数值差异的计算方式为：(电阻前值-电阻后值)/电阻前值×100％；所述电容前后数值差异的计算方式为：|电容前值-电容后值|/电容前值×100％。
2.如权利要求1所述的晶圆钝化层缺陷的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述电性检测电路结构为叉指结构；所述叉指结构使用的金属种类与待测晶圆离钝化层最近的顶层金属一致。
3.如权利要求1所述的晶圆钝化层缺陷的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述电性检测电路结构在晶圆的插入密度为设计规则检测允许的最小间隙。
4.如权利要求1所述的晶圆钝化层缺陷的检测方法，其特征在于，步骤(2)所述压力蒸煮时的温度为120～125℃，湿度为80～90％，压力蒸煮的时间为95～100h。
5.如权利要求1或4所述的晶圆钝化层缺陷的检测方法，其特征在于，步骤(2)所述压力蒸煮时的温度为121℃，湿度为85％，压力蒸煮的时间为96h。
6.如权利要求1所述的晶圆钝化层缺陷的检测方法，其特征在于，步骤(2)所述晶圆表面的清洁使用Scrubber洗涤机台洗涤以及氮气喷吹对晶圆表面进行清洁；所述Scrubber洗涤机台洗涤晶圆时的水流量为1.2～1.6L/min，转速为400～600rpm/min，洗涤时间为60～80s。
CN202010683335.3A 2020-07-15 2020-07-15 一种晶圆钝化层缺陷的检测方法 Active CN111710618B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010683335.3A CN111710618B (zh) 2020-07-15 2020-07-15 一种晶圆钝化层缺陷的检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010683335.3A CN111710618B (zh) 2020-07-15 2020-07-15 一种晶圆钝化层缺陷的检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111710618A true CN111710618A (zh) 2020-09-25
CN111710618B CN111710618B (zh) 2021-10-12

Family

ID=72545916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010683335.3A Active CN111710618B (zh) 2020-07-15 2020-07-15 一种晶圆钝化层缺陷的检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111710618B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112014713B (zh) * 2020-10-20 2021-02-12 晶芯成(北京)科技有限公司 一种晶圆电性测试方法及测试设备
CN117594473A (zh) * 2024-01-19 2024-02-23 鲁欧智造(山东)高端装备科技有限公司 一种碳化硅功率器件的产品检测方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5891655A (ja) * 1981-11-27 1983-05-31 Oki Electric Ind Co Ltd 金属腐食の評価方法
US5872309A (en) * 1996-12-11 1999-02-16 Robert Bosch Gmbh Method for checking the sealing of a package and apparatus for measuring viscosity
TW201241908A (en) * 2011-04-13 2012-10-16 Xintec Inc Chip package and manufacturing method thereof
CN103178053A (zh) * 2011-12-23 2013-06-26 上海华虹Nec电子有限公司 晶圆级测试结构和测试方法
CN105957834A (zh) * 2016-06-17 2016-09-21 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、显示装置
CN108649053A (zh) * 2018-05-07 2018-10-12 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及其检测方法、显示面板及显示装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5891655A (ja) * 1981-11-27 1983-05-31 Oki Electric Ind Co Ltd 金属腐食の評価方法
US5872309A (en) * 1996-12-11 1999-02-16 Robert Bosch Gmbh Method for checking the sealing of a package and apparatus for measuring viscosity
TW201241908A (en) * 2011-04-13 2012-10-16 Xintec Inc Chip package and manufacturing method thereof
CN103178053A (zh) * 2011-12-23 2013-06-26 上海华虹Nec电子有限公司 晶圆级测试结构和测试方法
CN105957834A (zh) * 2016-06-17 2016-09-21 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、显示装置
CN108649053A (zh) * 2018-05-07 2018-10-12 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及其检测方法、显示面板及显示装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MINAMIKAWA, T; HEYA, A; NIKI, T; 等.: "Formation of highly moisture-resistive SiNx films on Si substrate by Cat-CVD at room temperature", 《THIN SOLID FILMS 》 *
PHILIP M SNYDER等: "半导体器件封装的发展 ", 《微电子学》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112014713B (zh) * 2020-10-20 2021-02-12 晶芯成(北京)科技有限公司 一种晶圆电性测试方法及测试设备
CN117594473A (zh) * 2024-01-19 2024-02-23 鲁欧智造(山东)高端装备科技有限公司 一种碳化硅功率器件的产品检测方法
CN117594473B (zh) * 2024-01-19 2024-04-16 鲁欧智造(山东)高端装备科技有限公司 一种碳化硅功率器件的产品检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111710618B (zh) 2021-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111710618B (zh) 一种晶圆钝化层缺陷的检测方法
US8269960B2 (en) Computer-implemented methods for inspecting and/or classifying a wafer
KR100267463B1 (ko) 반도체 칩 결함에 기인한 수율손실칩수 및 유형별 불량칩수 측정방법
CN104851820A (zh) 半导体器件的缺陷检测方法
US7279923B2 (en) LSI inspection method and defect inspection data analysis apparatus
JP4611369B2 (ja) デバイスの製造方法
US9018023B2 (en) Detection of surface defects by optical inline metrology during Cu-CMP process
Weiss Preventing Corrosion-Related Failures in Electronic Assembly: A Multicase Study Analysis
CN108039326B (zh) 根据电路设计图形设置扫描阈值的方法
CN110108713A (zh) 一种表面异物缺陷快速过滤方法及系统
US8106476B2 (en) Semiconductor die with fuse window and a monitoring window over a structure which indicates fuse integrity
US8208714B2 (en) Formation of prescribed pattern on wafer for use in SEM defect offset
US10234500B2 (en) Systematic defects inspection method with combined eBeam inspection and net tracing classification
JP2005236094A (ja) 半導体装置の製造方法、不良解析方法および不良解析システム
CN111856231B (zh) 一种用于分析湿气进入芯片内部路径的方法
CN101556898A (zh) 一种芯片制造工艺中的挡片回收的检测方法
KR100685726B1 (ko) 결함 분류 방법 및 이를 수행하기 위한 장치
TWI691715B (zh) 檢測矽晶圓缺陷的自動光學檢測機構及方法
JP2001110867A (ja) 電子デバイスの製造方法および電子デバイスの品質管理システム
KR20180027637A (ko) 범위 기반 실시간 스캐닝 전자 현미경 비시각적 비너
TWI262572B (en) Electrical address verification method and electrical testing method of failure analysis of semiconductor device structure
TWM585898U (zh) 檢測矽晶圓缺陷的自動光學檢測機構
US6153497A (en) Method for determining a cause for defects in a film deposited on a wafer
JP3913393B2 (ja) 半導体欠陥解析システムおよび方法
CN210180940U (zh) 检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant