焊盘厚度监测方法以及具有焊盘厚度监测结构的晶圆技术

本发明专利技术公开了一种焊盘厚度监测方法，包括以下步骤：提供位于晶圆测试区的半导体基底；在半导体基底上形成金属间介质层；对金属间介质层进行刻蚀并使用第一金属进行填充后形成第一金属区；在金属间介质层和第一金属区表面淀积形成第二金属层，第一金属在刻蚀工艺下的损失量小于第二金属的损失量；刻蚀第一金属区表面的至少部分第二金属层；在第一金属区、第二金属层表面以及金属间介质层表面淀积形成层间介质层；刻蚀第二金属层表面以及第一金属区表面的至少部分层间介质层；测量第二金属层上表面与第一金属区上表面的高度差，获得焊盘厚度。上述焊盘厚度监测方法可实现对焊盘厚度的有效监测。还公开了一种具有焊盘厚度监测结构的晶圆。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制备
，特别是涉及一种焊盘厚度检测方法以及具有焊盘厚度监测结构的晶圆。
技术介绍
在芯片制备的最后阶段，需要在芯片上定义一些焊盘(pad)，用来接引线，测试电学性能和良率等。用来接引线的区域需要具有良好的导电性，因此材料通常选用铝，所以也称之为铝垫(AL pad)。它的四周被介质包围，起到隔离和保护的作用。在工艺制备顺序上是先淀积用于形成焊盘的金属(如铝)，再沉积介质，最后将金属表面的介质刻蚀掉，使得金属显露出来形成焊盘。因为工艺上的波动，顶层金属(Top metal)沉积的过薄或者刻蚀过程中金属损失(loss)过多，都会导致最终剩余的焊盘厚度过薄，形成如图1所示的断面结构。在电学性能和良率测试的时候，引脚扎到焊盘上是有一定压力的。在一定针压的作用下，焊盘超出了自身的承受能力，导致焊盘开裂，从而导致测试结果异常和芯片无法工作。因此需要对制备得到的焊盘厚度进行监测，以保证其良品率。目前业界缺乏对焊盘厚度进行有效监测的测试结构以及方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺乏对焊盘厚度进行有效监测的方法的问题，本专利技术提供一种焊盘厚度监测方法。一种焊盘厚度监测方法，包括以下步骤：提供位于晶圆测试区的半导体基底；在所述半导体基底上形成金属间介质层；对所述金属间介质层进行刻蚀并使用第一金属进行填充后形成第一金属区；在所述金属间介质层和所述第一金属区表面淀积形成第二金属层，所述第一金属在刻蚀工艺下的损失量小于所述第二金属的损失量；刻蚀所述第一金属区表面的至少部分所述第二金属层；在所述第一金属区、所述第二金属层表面以及所述金属间介质层表面淀积形成层
间介质层；刻蚀所述第二金属层表面以及所述第一金属区表面的至少部分所述层间介质层；测量所述第二金属层上表面与第一金属区上表面的高度差，获得焊盘厚度。在其中一个实施例中，在刻蚀所述第一金属区表面的至少部分所述第二金属层的步骤中，所述第一金属区表面的第二金属层为部分刻蚀使得所述第二金属层延伸至所述第一金属区；所述第二金属层延伸至所述第一金属区的宽度大于或等于3微米。在其中一个实施例中，在刻蚀所述第二金属层表面以及所述第一金属区表面的至少部分所述层间介质层的步骤中，所述第一金属区表面的层间介质被部分刻蚀掉使得所述层间介质层延伸至所述第一金属区；所述层间介质层延伸至所述第一金属区的宽度大于或等于3微米。在其中一个实施例中，在测量所述第二金属层上表面与第一金属区上表面的高度差，获得焊盘厚度的步骤中，是通过原子力显微镜测量所述第二金属层上表面与第一金属区上表面的高度差，获得焊盘厚度。在其中一个实施例中，在对所述金属间介质层进行刻蚀并使用第一金属进行填充后形成第一金属区的步骤之后还包括步骤：对所述金属间介质层和所述第一金属区进行平坦化处理。在其中一个实施例中，所述第一金属采用钨。在其中一个实施例中，所述第二金属采用铝。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种具有焊盘厚度监测结构的晶圆。一种具有焊盘厚度监测结构的晶圆，包括器件区和测试区；所述器件区包括半导体器件结构；所述测试区包括焊盘厚度监测结构；所述焊盘厚度监测结构包括：半导体基底；形成于所述半导体基底上的金属间介质层和第一金属区；形成于所述金属间介质区表面并延伸至所述第一金属区的第二金属层，所述第一金属在刻蚀工艺下的损失量小于所述第二金属的损失量；形成于所述第二金属层和所述金属间介质层表面并将部分所述第二金属层和所述第一金属区显露出来的层间介质层。在其中一个实施例中，显露出来的所述第二金属层和所述第一金属区的面
积均为20～70平方微米。在其中一个实施例中，所述第二金属层延伸至所述第一金属区的宽度大于或等于3微米。上述焊盘厚度监测方法以及具有焊盘厚度监测结构的晶圆，由第二金属淀积形成的焊盘和第一金属区之间形成有台阶，该台阶高度即为刻蚀后焊盘的厚度。因此，在对焊盘厚度监测的过程中，只需要对第二金属层上表面和第一金属区上表面的高度差即台阶高度进行测量，便可实现对焊盘厚度的有效监测，从而能够及时发现焊盘厚度异常情况并进行改进，防止不良产品出片后造成大量产品报废，能够有效提高产品的良品率。附图说明图1为传统的芯片制备过程中制备得到的焊盘结构的剖面示意图；图2为一实施例中的焊盘厚度监测方法的流程图；图3为图2所示实施例中完成步骤S130后的具有焊盘厚度监测结构的晶圆测试区的剖视图；图4为图2所示实施例中完成步骤S150后的具有焊盘厚度监测结构的晶圆测试区的剖视图；图5为图2所示实施例中完成步骤S160后的具有焊盘厚度监测结构的晶圆测试区的剖视图；图6为一实施例中的具有焊盘厚度监测结构的晶圆测试区的剖视图；图7为图6所示实施例中的具有焊盘厚度监测结构的晶圆测试区的俯视图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图2为一实施例中的焊盘厚度监测方法的流程图，包括以下步骤，S110，提供位于晶圆测试区的半导体基底。在半导体的制备过程中，为对制备得到的半导体器件进行一些性能测试往往会将在晶圆(wafer)上除半导体器件区以外的区划分出部分区域作为测试区，从而使得晶圆上包括半导体器件区和测试区。而本实施例中用于实现焊盘监测的焊盘厚度监测结构(test key)则形成于该区域。S120，在半导体基底上形成金属间介质层。在半导体基底上形成金属间介质层(Inter Metal Dielectric，IMD)。在本实施例中，形成金属间介质层的步骤与晶圆上的半导体器件的制备过程中形成金属间介质层的步骤相同。S130，对金属间介质层进行刻蚀并使用第一金属进行填充后形成第一金属区。根据光刻板的定义将待形成第一金属区的区域的金属间介质层进行干法刻蚀，并使用第一金属进行填充形成第一金属区。填充的第一金属应当具备在刻蚀工艺中刻蚀损失量小的特点，即需要保证在刻蚀工艺过程中，第一金属区的损失量要远小于焊盘的损失量。在本实施例中，填充的第一金属为钨(W)。图3为完成步骤S130后器件结构的剖视图。如图3，金属间介质层102和第一金属区104形成于半导体基底100上。在本实施例中，在进行第一金属填充后还会对金属间介质层和第一金属区进行平坦化处理。S140，在金属间介质层和第一金属区表面淀积形成第二金属层。本步骤与晶圆中半导体器件的制备过程中形成焊盘所需的金属层的步骤相同，从而保证形成的第二金属厚度与半导体器件中形成的金属层厚度一致。第二金属层的厚度根据要形成的焊盘厚度来进行确定。在本实施例中，第二金属层采用铝，形成的厚度为S150，刻蚀第一金属区表面的至少部分第二金属层。对第二金属层进行干法刻蚀，将第一金属区表面的至少部分第二金属刻蚀掉，使得第二金属层延伸至第一金属区表面。图4为完成步骤S150后器件结构的剖视图。第二金属层106延伸至第一金属区104的宽度为图4中b所示的宽度，该宽度至少为3微米，从而确保第二金属层106与第一金属区104相连接。在其他的实施例中，第一金属区表面104表面的第一金属层106也可以全部被刻蚀掉。S160，淀积形成层间介质层。在第二金属层表面、第一金属区以及金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊盘厚度监测方法，包括以下步骤：提供位于晶圆测试区的半导体基底；在所述半导体基底上形成金属间介质层；对所述金属间介质层进行刻蚀并使用第一金属进行填充后形成第一金属区；在所述金属间介质层和所述第一金属区表面淀积形成第二金属层，所述第一金属在刻蚀工艺下的损失量小于所述第二金属的损失量；刻蚀所述第一金属区表面的至少部分所述第二金属层；在所述第一金属区、所述第二金属层表面以及所述金属间介质层表面淀积形成层间介质层；刻蚀所述第二金属层表面以及所述第一金属区表面的至少部分所述层间介质层；测量所述第二金属层上表面与第一金属区上表面的高度差，获得焊盘厚度。

【技术特征摘要】
1.一种焊盘厚度监测方法，包括以下步骤：提供位于晶圆测试区的半导体基底；在所述半导体基底上形成金属间介质层；对所述金属间介质层进行刻蚀并使用第一金属进行填充后形成第一金属区；在所述金属间介质层和所述第一金属区表面淀积形成第二金属层，所述第一金属在刻蚀工艺下的损失量小于所述第二金属的损失量；刻蚀所述第一金属区表面的至少部分所述第二金属层；在所述第一金属区、所述第二金属层表面以及所述金属间介质层表面淀积形成层间介质层；刻蚀所述第二金属层表面以及所述第一金属区表面的至少部分所述层间介质层；测量所述第二金属层上表面与第一金属区上表面的高度差，获得焊盘厚度。2.根据权利要求1所述的焊盘厚度监测方法，其特征在于，在刻蚀所述第一金属区表面的至少部分所述第二金属层的步骤中，所述第一金属区表面的第二金属层为部分刻蚀使得所述第二金属层延伸至所述第一金属区；所述第二金属层延伸至所述第一金属区的宽度大于或等于3微米。3.根据权利要求1所述的焊盘厚度监测方法，其特征在于，在刻蚀所述第二金属层表面以及所述第一金属区表面的至少部分所述层间介质层的步骤中，所述第一金属区表面的层间介质被部分刻蚀掉使得所述层间介质层延伸至所述第一金属区；所述层间介质层延伸至所述第一金属区的宽度大于或等于3微米。4.根据权利要求1所述的焊盘厚度监测方法，其特征在于，在测量所述第二金属层上表面与第一金属区上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，胡骏，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32