專利名稱：晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)品測(cè)試的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，器件的尺寸和復(fù)雜度也越來越小。這就需要對(duì)于所制造 的半導(dǎo)體器件進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，以保證出廠質(zhì)量。 對(duì)應(yīng)于不同的測(cè)試目的，如今已發(fā)展出了多種測(cè)試手段，例如，較常采用的用于檢 測(cè)可靠性的封裝級(jí)測(cè)試。由于所述封裝級(jí)測(cè)試需要將晶圓劃片后，對(duì)于相應(yīng)的功能進(jìn)行測(cè) 試，因而測(cè)試成本較高，且測(cè)試的速度也較慢。為了改善封裝級(jí)測(cè)試的缺陷，一般采用晶圓 級(jí)測(cè)試。在晶圓級(jí)測(cè)試中，通常會(huì)采用多個(gè)測(cè)試結(jié)構(gòu)(test key)。例如，所述測(cè)試結(jié)構(gòu)可 以是隨同晶圓中的器件一起制造的測(cè)試電路。由于所述測(cè)試電路與晶圓中的器件是在同樣 的環(huán)境下制造獲得的，因而通過檢測(cè)所述測(cè)試電路的可靠性以及性能，也能夠相應(yīng)獲得晶 圓中器件的可靠性以及性能。所述晶圓中的測(cè)試結(jié)構(gòu)一般位于晶片(die)之間的閑置區(qū)域 內(nèi)。 在例如可靠性測(cè)試過程中，通常需要使得半導(dǎo)體器件在一定應(yīng)力條件下處于較高 的溫度環(huán)境，以加速半導(dǎo)體器件的老化，來檢測(cè)所述半導(dǎo)體器件是否符合要求。
對(duì)于封裝級(jí)測(cè)試，其可以承受較高的溫度，但是在將晶圓劃片進(jìn)行封裝時(shí)，易使得 半導(dǎo)體器件吸收到水氣，而影響測(cè)試結(jié)果。 而對(duì)于晶圓級(jí)測(cè)試，其相應(yīng)的測(cè)試器件，例如探針板等不太適用于可靠性測(cè)試的 高溫條件。并且，由于需要對(duì)晶圓中的所有晶片升溫，也增加了可靠性測(cè)試的復(fù)雜度。
為了有選擇地對(duì)晶圓中的晶片升溫，目前有一種方法是采用在測(cè)試結(jié)構(gòu)中增加多 晶硅層加熱部件的方法。參照?qǐng)Dla所示，所述多晶硅層加熱部件l(poly heater)可以通 過對(duì)晶圓中的測(cè)試結(jié)構(gòu)，例如圖la中所示的由金屬M(fèi)l-M4及其間的連接通孔構(gòu)成的測(cè)試結(jié) 構(gòu)，進(jìn)行局部加熱，從而實(shí)現(xiàn)有選擇地對(duì)于晶圓中的晶片升溫。然而，多晶硅層加熱的方法 提供給測(cè)試結(jié)構(gòu)的溫度并不夠均勻，例如參照?qǐng)Dlb所示，Ml-M4各層金屬層上的溫度隨著 與多晶硅層加熱部件的距離不同而不同，距離多晶硅加熱部件距離最近的M1層上的溫度 最高，距離多晶硅加熱部件距離最遠(yuǎn)的M4層上的溫度最低，該種溫度不均勻的情況也將導(dǎo) 致測(cè)試結(jié)果的不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是，現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試結(jié)構(gòu)在可靠性測(cè)試中提供的溫度不均勻的問 題。 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，至少包括 第一加熱部件，所述第一加熱部件與晶圓中器件的頂層金屬位于同一層，且采用 與所述頂層金屬相同的材料；
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第二加熱部件，所述第二加熱部件與晶圓中器件的柵極位于同一層，且采用與所 述柵極相同材料；以及， 第一加熱部件和第二加熱部件之間的測(cè)試電路，所述測(cè)試電路具有與晶圓器件相 應(yīng)的多層金屬結(jié)構(gòu)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述所公開的測(cè)試結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)通過第一加熱部件和第 二加熱部件的上、下加熱，提供其間的測(cè)試電路一個(gè)更均勻的溫度，從而使得測(cè)試結(jié)果更加 準(zhǔn)確。


圖la是現(xiàn)有測(cè)試結(jié)構(gòu)的一種實(shí)例圖； 圖lb是圖la所示測(cè)試結(jié)構(gòu)的溫度分布情況圖； 圖2是本發(fā)明晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例圖； 圖3是圖2所示晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)的第一加熱部件的一種實(shí)施例圖；
圖4是本發(fā)明晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)施例圖。
具體實(shí)施例方式
通過對(duì)現(xiàn)有測(cè)試結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的測(cè)試結(jié)構(gòu)，例如具有多晶硅層加熱部件 的測(cè)試結(jié)構(gòu)，由于其是單邊加熱，使得距離多晶硅層加熱部件較近的測(cè)試結(jié)構(gòu)部分獲得升 溫就較多，而距離多晶硅層加熱部件較遠(yuǎn)的測(cè)試結(jié)構(gòu)部分獲得升溫就較少，因此造成了測(cè) 試結(jié)構(gòu)中各部分升溫不均勻的情況。 基于此，本發(fā)明提供一種晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)。所述晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方式 至少包括 第一加熱部件，所述第一加熱部件與晶圓中器件的頂層金屬位于同一層，且采用 與所述頂層金屬相同的材料； 第二加熱部件，所述第二加熱部件與晶圓中器件的柵極位于同一層，且采用與所 述柵極相同材料；以及， 第一加熱部件和第二加熱部件之間的測(cè)試電路，所述測(cè)試電路具有與晶圓器件相 應(yīng)的多層金屬結(jié)構(gòu)。 上述實(shí)施方式中，所述第一加熱部件采用所處晶圓中器件的頂層金屬，也就是提 供位于晶圓最表層的加熱部件；而所述第二加熱部件采用所處晶圓中器件的柵極材料，也 就是提供位于晶圓最底層的加熱部件。 從而，通過第一加熱部件和第二加熱部件對(duì)所述測(cè)試電路加熱，即通過上、下加熱 來提供所述測(cè)試電路一個(gè)更均勻的升溫環(huán)境，避免由于所述測(cè)試電路中各部件與加熱部件 的距離不同，而產(chǎn)生不均勻的升溫情況，提高了可靠性測(cè)試的準(zhǔn)確性。 由于所述晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)是隨同晶圓中器件一同生產(chǎn)，因而所述晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)
的可靠性測(cè)試的準(zhǔn)確性提高，相應(yīng)晶圓中器件的可靠性測(cè)試結(jié)果也將更準(zhǔn)確。 下面通過一些具體的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)的實(shí)例描述對(duì)上述晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)
一步說明。 圖2是本發(fā)明晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例圖。參照?qǐng)D2所示，所述晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)包括第一加熱部件10、第二加熱部件11以及第一加熱部件10和第二加熱部件11之 間的測(cè)試電路19。 其中，所述測(cè)試電路19具有與所處晶圓中器件相應(yīng)的多層金屬結(jié)構(gòu)，可以包括 第一金屬層12、第二金屬層13、第三金屬層14、第四金屬層15，以及連通第一金屬層12和 第二金屬層13的通孔16、連通第二金屬層13和第三金屬層14的通孔17、連通第三金屬層 14和第四金屬層15的通孔18。 其中，所述第一加熱部件10與晶圓中器件的頂層金屬位于同一層，采用與所述頂 層金屬相同的材料。例如，所述晶圓中器件的頂層金屬為銅，則所述第一加熱部件10可以 是銅線。 其中，所述第二加熱部件11與晶圓中器件的柵極位于同一層，且采用與所述柵極 相同材料。例如，所述晶圓中器件的柵極材料為多晶硅，則所述第二加熱部件11可以是多 晶硅材料的方塊結(jié)構(gòu)。 通過對(duì)所述第一加熱部件10和第二加熱部件11通電，使得第一加熱部件10和第 二加熱部件11發(fā)熱，提供所述測(cè)試電路19 一個(gè)均勻的升溫環(huán)境，來進(jìn)行更準(zhǔn)確的可靠性測(cè) 試。 為了使得第一加熱部件10和第二加熱部件11提供給所述測(cè)試電路19的升溫環(huán) 境相同，應(yīng)保證第一加熱部件10和第二加熱部件11通電后的發(fā)熱量相同。
例如，所述第一加熱部件IO和第二加熱部件11可以接于同一電流源，使得第一加 熱部件10和第二加熱部件11獲得的電流相同。 并且，為了保證所述第一加熱部件IO和第二加熱部件11獲得相同電流后產(chǎn)生的 熱量相同，還可對(duì)于第一加熱部件10或第二加熱部件11的形狀進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
以對(duì)第一加熱部件10的形狀調(diào)整為例，計(jì)算第二加熱部件ll，例如多晶硅材料的 方塊結(jié)構(gòu)通電后的發(fā)熱量，根據(jù)第一加熱部件10的單位長(zhǎng)度的發(fā)熱量，例如單位長(zhǎng)度的銅 線通以電流后所產(chǎn)生的焦耳熱，獲得在所述電流下達(dá)到多晶硅材料的方塊結(jié)構(gòu)的發(fā)熱量所 需的銅線長(zhǎng)度。并且，為了避免作為第一加熱部件10的銅線占用晶圓中器件過多的銅布線 資源，還可以采用"Z"字形結(jié)構(gòu)或折線結(jié)構(gòu)。例如，圖3為作為第一加熱部件10的銅線采 用折線結(jié)構(gòu)的示意圖，所述作為第一加熱部件10的銅線與第二加熱部件11接于同一電流 源，通過接收電流源產(chǎn)生的電流I，產(chǎn)生熱量。 圖4是本發(fā)明晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)施例圖。參照?qǐng)D4所示，所述晶圓級(jí)測(cè) 試結(jié)構(gòu)包括第一加熱部件20、第二加熱部件21、第一加熱部件20和第二加熱部件21之間 的測(cè)試電路29、以及所述測(cè)試電路29兩側(cè)的第三加熱部件30、第四加熱部件40。
其中，所述測(cè)試電路29具有與所處晶圓中器件相應(yīng)的多層金屬結(jié)構(gòu)，可以包括 第一金屬層22、第二金屬層23、第三金屬層24、第四金屬層25，以及連通第一金屬層22和 第二金屬層23的通孔26、連通第二金屬層23和第三金屬層24的通孔27、連通第三金屬層 24和第四金屬層25的通孔28。 其中，所述第一加熱部件20采用所處晶圓中器件的頂層金屬。例如，所述晶圓中 器件的頂層金屬為銅，則所述第一加熱部件20可以是銅線。 其中，所述第二加熱部件21采用所處晶圓中器件的柵極材料。例如，所述晶圓中 器件的柵極材料為多晶硅，則所述第二加熱部件21可以是多晶硅材料的方塊結(jié)構(gòu)。
其中，所述第三加熱部件30具有與所處晶圓中器件相應(yīng)的多層金屬結(jié)構(gòu)，可以包 括第五金屬層31、第六金屬層32、第七金屬層33、第八金屬層34、第九金屬層35，以及連 通第五金屬層31和第六金屬層32的通孔36、連通第六金屬層32和第七金屬層33的通孔 37、連通第七金屬層33和第八金屬層34的通孔38、連通第八金屬層33和第九金屬層35的 通孔39。 其中，所述第五金屬層31的材料與頂層金屬相同，第六金屬層32的材料與第一金 屬層22的材料相同，第七金屬層33的材料與第二金屬層23的材料相同，第八金屬層34的 材料與第三金屬層24的材料相同，第九金屬層35的材料與第四金屬層25的材料相同。
其中，所述第四加熱部件40的結(jié)構(gòu)與第三加熱部件30的結(jié)構(gòu)相同，各金屬層41、 42、43、44、45分別對(duì)應(yīng)第三加熱部件30中的第五金屬層31、第六金屬層32、第七金屬層 33、第八金屬層34、第九金屬層35 ;各通孔46、47、48、49分別對(duì)應(yīng)連通第五金屬層31和第 六金屬層32的通孔36、連通第六金屬層32和第七金屬層33的通孔37、連通第七金屬層33 和第八金屬層34的通孔38、連通第八金屬層33和第九金屬層35的通孔39。
通過對(duì)所述第一加熱部件20、第二加熱部件21 、第三加熱部件30和第四加熱部件 40通電，使得第一加熱部件20、第二加熱部件21、第三加熱部件30和第四加熱部件40發(fā) 熱，提供所述測(cè)試電路29 —個(gè)均勻的升溫環(huán)境，來進(jìn)行更準(zhǔn)確的可靠性測(cè)試。
而所述第三加熱部件30和第四加熱部件40還有防止水汽污染所述測(cè)試電路29 的作用。 為了使得第一加熱部件20、第二加熱部件21、第三加熱部件30和第四加熱部件40 提供給所述測(cè)試電路29的升溫環(huán)境相同，應(yīng)保證第一加熱部件20、第二加熱部件21、第三 加熱部件30和第四加熱部件40通電后的發(fā)熱量相同。 例如，所述第一加熱部件20、第二加熱部件21、第三加熱部件30和第四加熱部件 40可以接于同一電流源，使得第一加熱部件20、第二加熱部件21、第三加熱部件30和第四 加熱部件40獲得的電流相同。 并且，為了保證所述第一加熱部件20、第二加熱部件21、第三加熱部件30和第四 加熱部件40獲得相同電流后產(chǎn)生的熱量相同，還可對(duì)于第一加熱部件20、第二加熱部件 21、第三加熱部件30和第四加熱部件40的形狀進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 以對(duì)第一加熱部件20的形狀調(diào)整為例，計(jì)算第二加熱部件21，例如多晶硅材料的 方塊結(jié)構(gòu)通電后的發(fā)熱量，根據(jù)第一加熱部件20的單位長(zhǎng)度的發(fā)熱量，例如單位長(zhǎng)度的銅 線通以電流后所產(chǎn)生的焦耳熱，獲得在所述電流下達(dá)到多晶硅材料的方塊結(jié)構(gòu)的發(fā)熱量所 需的銅線長(zhǎng)度。并且，為了避免作為第一加熱部件20的銅線占用晶圓中器件過多的銅布線 資源，還可以采用"Z"字形結(jié)構(gòu)或折線結(jié)構(gòu)。例如，可采用類似圖3所示的折線結(jié)構(gòu)。所述 作為第一加熱部件20的銅線與第二加熱部件21接于同一電流源，通過接收電流源產(chǎn)生的 電流，產(chǎn)生熱量。 同理，可對(duì)第三加熱部件30和第四加熱部件40進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)
人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)
當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一加熱部件，所述第一加熱部件與晶圓中器件的頂層金屬位于同一層，且采用與所述頂層金屬相同的材料；第二加熱部件，所述第二加熱部件與晶圓中器件的柵極位于同一層，且采用與所述柵極相同材料；以及，第一加熱部件和第二加熱部件之間的測(cè)試電路，所述測(cè)試電路具有與晶圓中器件相應(yīng)的多層金屬結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求l所述的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述測(cè)試電路包括與晶圓中器 件相應(yīng)的各金屬層以及各金屬層之間的通孔。
3. 如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一加熱部件為銅線。
4. 如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二加熱部件為多晶硅方 塊結(jié)構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一加熱部件和第二加熱 部件接于相同的電流源。
6. 如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一加熱部件的形狀為"Z"形。
7. 如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一加熱部件的形狀為折 線形。
8. 如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括位于所示所述測(cè)試電路 兩側(cè)的第三加熱部件和第四加熱部件。
9. 如權(quán)利要求8所述的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三加熱部件和第四加熱 部件包括與晶圓中器件相應(yīng)的各金屬層以及各金屬層之間的通孔。
10. 如權(quán)利要求8所述的晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一加熱部件、第二加熱 部件、第三加熱部件和第四加熱部件接于相同的電流源。
全文摘要
一種晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)，包括第一加熱部件，所述第一加熱部件與晶圓中器件的頂層金屬位于同一層，且采用與所述頂層金屬相同的材料；第二加熱部件，所述第二加熱部件與晶圓中器件的柵極位于同一層，且采用與所述柵極相同材料；以及，第一加熱部件和第二加熱部件之間的測(cè)試電路，所述測(cè)試電路具有與晶圓中器件相應(yīng)的多層金屬結(jié)構(gòu)。所述晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)構(gòu)提供更準(zhǔn)確的可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L23/544GK101771023SQ20081020539
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者廖金昌, 王劍屏, 黃威森 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司