[发明专利]一种晶圆接合的检测结构、制备方法以及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种晶圆接合的检测结构、制备方法以及检测方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，在运动传感器（motion sensor）类产品的市场上，智能手机、集成CMOS和微机电系统（MEMS）器件日益成为最主流、最先进的技术，并且随着技术的更新，这类传动传感器产品的发展方向是规模更小的尺寸，高质量的电学性能和更低的损耗。

其中，MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子：如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器（TMAP）、柴油机共轨压力传感器；消费电子：如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器，空调压力传感器，洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器；工业电子：如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。

目前现有技术中大多MEMS器件的制备方法如图1a-1d所示，首先提供半导体衬底101，在所述半导体衬底101上形成氧化物层102、半导体材料层103，然后图案化所述氧化物层102、半导体材料层103以及部分所述半导体衬底101，以在所述衬底中形成凹槽，以及凸起端，形成MEMS器件的覆盖层（cap），然后提供MEMS衬底204，并在所述MEMS衬底204上形成元器件，然后将所述MEMS衬底204和所述覆盖层接合在一起，形成MEMS器件，在所述接合过程可以通过共晶接合或者热键合的方法接合为一体。

在MEMS工艺中，出现了全新晶圆和晶圆之间的（wafer to wafer）的接合过程（Bonding process），使两片晶圆粘贴在一起，需要一种新的检测手段来检测和监控（Monitor）两片晶圆粘贴的牢固程度(Bonding Quality)。现有技术中大都选用剪切试验（shear test）进行测试，所述剪切试验（shear test）是指用静拉伸或压缩力，通过相应的剪切器具，使垂直于试样纵轴的一个横截面受剪，或相距有限的两个横截面对称受剪，测定其力学性能的试验，而所述方法为破坏性的测试方法，对晶圆进行粘贴的牢固程度(Bonding Quality)的测试，被测器件无法继续使用。

此外，使用取样式(sampling)的检测方式，在晶圆上的固定位置做破坏性测试。取样点有限，无法全面反映出整片晶圆（Wafer）的接合质量（Bonding Quality）。

因此，随着技术的发展，在MEMS器件以及其他器件的制备过程中会应用到两个晶圆接合的技术，但是所述晶圆之间接合质量的检测却存在各种问题，一是破坏性的检测，使检测后的器件不能使用，二是在取样过程中由于受取样的限制不能对整个晶圆进行有效地监控，所以需要对目前的检测结构、检测方法进行改进，以消除上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种种晶圆接合的检测结构，包括：

MEMS衬底，在所述MEMS衬底上形成有MEMS元器件，在所述MEMS元器件的两侧形成有互连金属层；

覆盖层，所述覆盖层包括两端设置的凸起的连接端，以及位于所述连接端之间的凹槽，所述连接端包括连接端主体以及位于所述连接端主体上导电材料层，其中，所述凹槽的底部和侧壁上也形成有所述导电材料层；

所述覆盖层和所述MEMS衬底之间通过所述连接端和所述互连金属层接合为一体，所述连接端和所述互连金属层的接合处形成有接合界面。

作为优选，所述互连金属层、所述接合界面以及所述导电材料层形成3D电阻结构。

作为优选，所述测试结构还包括电阻测试器件，所述电阻测试器件的两端分别连接所述MEMS元器件两侧的所述互连金属层，以测试所述测试结构的电阻。

作为优选，所述测试结构还包括互连金属层测试元件，以测量所述互连金属层的电阻.

作为优选，所述测试结构还包括导电材料层测试元件，以测量所述导电材料层的电阻。

作为优选，所述连接端主体和所述导电材料层之间还设置有隔离层。

作为优选，所述互连金属层选用金属Al；

所述导电材料层选用Ge。

本发明还提供了一种晶圆接合的检测结构的制备方法，包括：