半導(dǎo)體器件及檢測半導(dǎo)體器件損壞的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件并特別涉及包括膜結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及檢測半導(dǎo)體器件膜結(jié)構(gòu)損壞的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于包括膜結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，如例如對于集成壓力傳感器，一個(gè)主要的產(chǎn)量和可靠性風(fēng)險(xiǎn)是膜結(jié)構(gòu)的裂縫。對檢測這些裂縫用盡了一定的努力。例如，可通過光學(xué)檢測來聯(lián)機(jī)檢測這些裂縫?？赡芷谕峁┚哂懈孢m的裂縫檢測的半導(dǎo)體器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一些實(shí)施例涉及包括可移動結(jié)構(gòu)的微機(jī)電器件。該可移動結(jié)構(gòu)包括測試結(jié)構(gòu)，如果可移動結(jié)構(gòu)被損壞，則該測試結(jié)構(gòu)改變電特性。
[0004]一些實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括布置在半導(dǎo)體襯底的至少一部分和膜結(jié)構(gòu)之間的腔。膜結(jié)構(gòu)包括電測試結(jié)構(gòu)，如果膜結(jié)構(gòu)被損壞，則該電測試結(jié)構(gòu)改變電特性。
[0005]一些實(shí)施例涉及監(jiān)測半導(dǎo)體器件損壞的方法。該半導(dǎo)體器件包括布置在半導(dǎo)體襯底的至少一部分和膜結(jié)構(gòu)之間的腔。該膜結(jié)構(gòu)包括電測試結(jié)構(gòu)。該方法包括如果膜結(jié)構(gòu)被損壞，則檢測電測試結(jié)構(gòu)的電特性的改變。
【附圖說明】
[0006]下面，將僅通過示例的方式，并且參考附圖，描述裝置和/或方法的一些實(shí)施例，在所述附圖中:
[0007]圖1示出半導(dǎo)體器件的截面示意圖；
[0008]圖2a和2b示出半導(dǎo)體器件的截面示意圖；
[0009]圖3示出半導(dǎo)體器件的截面示意圖；
[0010]圖4示出半導(dǎo)體器件的截面示意圖；
[0011]圖5a示出半導(dǎo)體器件的截面示意圖；
[0012]圖5b示出膜結(jié)構(gòu)的截面；
[0013]圖6示出檢測半導(dǎo)體器件損壞的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)在，將參考其中圖示了一些示例實(shí)施例的附圖更全面描述各種示例實(shí)施例。在圖中，為了清楚起見可放大線、層和/或區(qū)域的厚度。
[0015]相應(yīng)地，雖然示例實(shí)施例能夠有各種修改和替換形式，但是其實(shí)施例通過圖中示例的方式示出，并將在這里詳細(xì)描述。應(yīng)該理解，并不意圖將示例實(shí)施例限制為公開的特別形式，而相反地，示例實(shí)施例將覆蓋落入到公開范圍內(nèi)的所有修改、等效和替換。在整個(gè)圖的描述中相同的數(shù)字指代相同或類似的元件。
[0016]將理解，當(dāng)元件被稱為“連接”或“耦合”到另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦合到另一元件或可存在中間元件。相反地，當(dāng)元件被稱為“直接連接”或“直接耦合”到另一元件時(shí)，則沒有中間元件存在。用于描述元件之間關(guān)系的其他詞語應(yīng)該以類似的方式來解釋(例如“在......之間”對“直接在......之間”，“鄰近”對“直接鄰近”等)。
[0017]在這里使用的術(shù)語用于僅描述特別的實(shí)施例的目的而不意圖是對示例實(shí)施例進(jìn)行限制。如在這里所用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“這個(gè)”意圖還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確的指示。還將進(jìn)一步理解術(shù)語“包括”，“包括有”，“包含”和/或“包含有”當(dāng)在這里使用時(shí)指定所陳述的特征、整數(shù)、動作、操作、元件和或部件的存在，并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、動作、操作、元件、部件和/或其組成的組的存在或添加。
[0018]除非另有限定，否則在這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科技術(shù)語)具有與示例實(shí)施例所屬的領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。還將進(jìn)一步理解例如在通常使用的字典中限定的那些術(shù)語的術(shù)語應(yīng)該被解釋為具有與在相關(guān)領(lǐng)域上下文中他們的含義一致的含義，并且將不以理想化的或過度正式的意義來解釋，除非在這里明確限定。
[0019]一些實(shí)施例涉及包括可移動結(jié)構(gòu)的微機(jī)電器件。該可移動結(jié)構(gòu)包括測試結(jié)構(gòu)，如果可移動結(jié)構(gòu)被損壞，則測試結(jié)構(gòu)改變電特性。
[0020]通過將測試結(jié)構(gòu)集成到可移動結(jié)構(gòu)，可移動結(jié)構(gòu)的損壞可以是容易可檢測的。而且，損壞的檢測獨(dú)立于可移動結(jié)構(gòu)的主要功能(例如壓力或加速度測量或提供麥克風(fēng)或執(zhí)行器功能)可以是可能的。
[0021]損壞可以是任何不期望的可移動結(jié)構(gòu)的改變或變更。例如，損壞可由在可移動結(jié)構(gòu)內(nèi)或穿過可移動結(jié)構(gòu)的即將來臨的或現(xiàn)有的裂縫，或干擾可移動結(jié)構(gòu)的制造的不期望的粒子而引起。
[0022]這樣的損壞可通過連接至可移動結(jié)構(gòu)的缺陷檢測電路而是可檢測的。例如，缺陷檢測電路可測量測試結(jié)構(gòu)的電特性或可檢測測試結(jié)構(gòu)的電特性的改變，并且可比較測量的值或檢測的改變與預(yù)先限定的上或下閾值。可選地，缺陷檢測電路可指示(例如通過生成缺陷檢測信號)在上限之上的增加或下限之下的降低。
[0023]即將來臨的或現(xiàn)有的損壞在微機(jī)電器件的制造、組裝和/或操作期間可以是可檢測的。
[0024]可移動結(jié)構(gòu)可以是由微機(jī)電器件使用的任何可移動元件。例如，可移動結(jié)構(gòu)可以是懸臂、橋梁或膜結(jié)構(gòu)?？梢苿咏Y(jié)構(gòu)可由于外力(例如變化的壓力或加速度)而變形。換言之，與支撐可移動結(jié)構(gòu)的微機(jī)電器件的一部分相比，可移動結(jié)構(gòu)的至少一部分可以是可移動的或重復(fù)可變形的。
[0025]微機(jī)電器件可包括布置在襯底的至少一部分和可移動結(jié)構(gòu)之間的腔?？商鎿Q地，例如，可移動結(jié)構(gòu)可以是襯底的一部分并且該襯底可包括在可移動結(jié)構(gòu)后面或下面的穿過襯底的孔，其為可移動結(jié)構(gòu)的移動提供足夠的空間。
[0026]襯底例如可以是半導(dǎo)體襯底，玻璃襯底或熔融石英襯底。
[0027]在下面示出了進(jìn)一步的示例。這些示例涉及微機(jī)電器件，其是包括具有膜結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件。然而，下述的細(xì)節(jié)或方面也可適用于上述示例(例如其它襯底或其它可移動結(jié)構(gòu))。
[0028]圖1示出根據(jù)示例的半導(dǎo)體器件100的截面示意圖。半導(dǎo)體器件100包括半導(dǎo)體襯底120。半導(dǎo)體器件100包括膜結(jié)構(gòu)130。半導(dǎo)體器件100包括布置在半導(dǎo)體襯底120的至少一部分和膜結(jié)構(gòu)130之間的腔110。膜結(jié)構(gòu)130包括電測試結(jié)構(gòu)140。萬一膜結(jié)構(gòu)130例如由于膜結(jié)構(gòu)中的裂縫而被損壞，電測試結(jié)構(gòu)140的電特性(例如漏電流、電阻或擊穿電壓、隧道電流)由于損壞的膜結(jié)構(gòu)130而改變。
[0029]腔110例如可被形成在半導(dǎo)體襯底120的主表面的頂部上或鄰近于半導(dǎo)體襯底120的主表面。半導(dǎo)體襯底120的主表面可以是朝向半導(dǎo)體襯底的頂部上的金屬層、絕緣層或鈍化層的器件的半導(dǎo)體表面。與半導(dǎo)體襯底120的基本垂直邊緣(例如由從其它半導(dǎo)體管芯分離半導(dǎo)體管芯產(chǎn)生)比較，半導(dǎo)體襯底120的主表面可以是橫向延伸的基本水平表面。
[0030]腔110例如還可以至少部分在半導(dǎo)體襯底120內(nèi)或上。例如腔110可被形成在半導(dǎo)體襯底120上。例如膜結(jié)構(gòu)130可被布置在半導(dǎo)體襯底120上方。膜結(jié)構(gòu)130的至少一部分例如可被設(shè)置在離半導(dǎo)體襯底120—距離處以形成腔110?？商鎿Q地，腔110可被布置在半導(dǎo)體襯底120內(nèi)并且保留在腔上方的半導(dǎo)體襯底120的一部分可形成膜結(jié)構(gòu)130的膜層(微機(jī)電元件)。
[0031]半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底120例如可以是硅基半導(dǎo)體襯底、碳化硅基半導(dǎo)體襯底、砷化鎵基半導(dǎo)體襯底或氮化鎵基半導(dǎo)體襯底。半導(dǎo)體襯底120例如可以是單晶硅襯底、多晶娃襯底、非晶娃襯底或微晶娃襯底。此外，半導(dǎo)體襯底120例如可以是N型半導(dǎo)體襯底或P型半導(dǎo)體襯底。
[0032]膜結(jié)構(gòu)130例如可以是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)。膜結(jié)構(gòu)130至少可包括是電測試結(jié)構(gòu)140的一部分或承載電測試結(jié)構(gòu)140的膜層(微機(jī)電元件)131。響應(yīng)于所施加的力，膜層131可以是移動的。膜結(jié)構(gòu)130例如可以被夾在半導(dǎo)體襯底120或周圍層(例如金屬層)的一個(gè)或多個(gè)邊緣處以便形成懸掛于腔110上方的結(jié)構(gòu)。例如，在膜結(jié)構(gòu)130和半導(dǎo)體襯底120之間的空間形成腔110。膜結(jié)構(gòu)130可包括在兩橫向方向上比在垂直方向上顯著大的尺寸(例如大于2倍、大于5倍或大于10倍)。
[0033]因?yàn)槟そY(jié)構(gòu)130包括電測試結(jié)構(gòu)140，所以如例如膜結(jié)構(gòu)130中的裂縫的損壞可在制造的任何階段中和在現(xiàn)場壽命的任何階段處被檢測到。電測試結(jié)構(gòu)140例如可以是膜結(jié)構(gòu)130上和/或中的功能結(jié)構(gòu)，或至少可以在膜結(jié)構(gòu)130的一部分中。膜結(jié)構(gòu)130 (例如膜層131)的損壞可用電測試結(jié)構(gòu)140檢測。
[0034]例如，電測試結(jié)構(gòu)140可以是或包括膜結(jié)構(gòu)130的導(dǎo)電