[发明专利]一种集成后偏移量的测量方法

权利要求书

1.一种集成后偏移量的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）在第一、第二待集成衬底上分别设置键合偏差测试矩阵，测试矩阵中布置有键合结构和与键合结构一一对应并相连的金属布线；所述的键合偏差测试矩阵在第一待集成衬底上包含一个相互交叉呈中心对称的“十”字条状键合图形，以及与键合图形相连的金属布线，该“十”字条状键合图形的横轴对应为X轴，取向右方向为正方向，纵轴为Y轴，取向上方向为正方向；

所述的键合偏差测试矩阵在第二待集成衬底上包含一组相互交叉的分立键合图形块，以及与每个分立键合图形块相连的金属布线；

分立键合图形块的布置方法为，在X轴正负半轴上布置垂直间距为a，水平间距为c的N个键合图形块，在Y轴正负半轴上布置垂直间距为c，水平间距为a的N个键合图形块；

第一待集成衬底上“十”字条状键合图形的宽度w与第二待集成衬底上分立键合图形块的个数N、定值a和定值d之间的关系符合（a×N-d/2）=w/2，同时第一待集成衬底上十”字条状键合图形的长度h与第二待集成衬底上分立键合图形块的个数N和c及边长d之间的关系符合c×N+d/2h/2；即在X、Y的正负半轴上，在完全对准情况下，有且只有第N个键合图形块刚好位于条状键合图形外侧，其余第1个到第N-1个键合图形块与条状键合图形均有重合；

（2）采用直流测试设备分别对测试矩阵中的键合结构进行直流测试，得到键合导通结果；

（3）根据测试矩阵中的键合导通结果，得到集成后偏移量的偏离方向和偏离数值；

当两个衬底完全对准，即X、Y方向偏移量β_X=β_Y=0时，第二衬底上只有第N组键合图形块与第一衬底上的十字条状键合图形刚好未接触，其余各个键合图形块与十字条状键合图形均相互接触并导通；此时正X轴、负X轴、正Y轴、负Y轴四个半轴的测试结果为（1、1、1……1、0），即除第N个键合图形块以外的测试结果均为1；

若两个衬底存在偏差时，首先由键合偏差测试矩阵中不同半轴上的第N组键合图形块的测试结果来判断偏离方向；如果某一半轴上的第N位测试结果由0变为1，则说明该半轴代表的方向发生了偏离；若X轴正半轴上的第N组图形测试结果为1，则说明第一衬底相对于第二衬底的偏离方向为Y轴正方向；若X轴负半轴上的第N组图形测试结果为1，则说明第一衬底相对于第二衬底的偏离方向为Y轴负方向；若Y轴正半轴上的第N组图形测试结果为1，则说明第一衬底相对于第二衬底的偏离方向为X轴正方向；若Y轴负半轴上的第N组图形测试结果为1，则说明第一衬底相对于第二衬底的偏离方向为X轴负方向；

然后由测试矩阵中的其余键合图形块的测试结果来判断偏离量，如第M+1组键合图形块的测试结果为0，而第M组键合图形块的测试结果为1时，则该半轴上代表的偏移量的数值大小为a×(N-M-1)βa×(N-M)，其中M为0,1,2……N-1间的任意一个整数，且偏移量的绝对值大小为βa×N。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第一、第二待集成衬底为Si、GaAs、GaN、InP这些半导体材料芯片或晶圆中任意一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一待集成衬底上“十”字条状键合图形的宽度w范围在2μm~10μm，长度h范围在10μm~200μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，a的数值为0.2μm~2um，c的数值为1μm~5μm，与每个分立键合图形块相连的金属布线作为直流测试输出端；

其中在X轴正半轴部分，键合图形块位于正半轴的上侧，在负半轴部分，键合图形块位于负半轴的下侧；在Y轴正半轴部分，键合图形块位于正半轴的右侧，在负半轴部分，键合图形块位于负半轴的左侧。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第二待集成衬底上分立键合图形块为边长d在1μm~10μm之间的正方形。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，在完全对准情况下，所述的第一、第二待集成衬底上的键合偏差测试矩阵里的键合图形中心点相重合。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，采用直流测试设备对键合偏差测试矩阵进行电流测试，所述的直流测试方法为：电压-2~2V,电流为0.01mA~1mA。