[发明专利]一种用于圆片级键合中颗粒污染的在线检测结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种涉及圆片级封装技术中的质量检测技术，尤其涉及一种用于圆片级封装的颗粒污染在线检测结构。

背景技术

封装是微制造工艺中非常重要的一个环节，而圆片级封装技术正是微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）重要的封装技术之一，因为它可有效地避免划片和组装等后续工艺对MEMS芯片内可动敏感结构造成破坏，提高MEMS器件内部的洁净度，同时提高封装成品率和可靠性，降低封装成本。

实现圆片级封装的技术重点在于封盖和基底两圆片的键合。圆片级键合技术，是将两片晶圆互相结合，并使表面原子相互反应，让表面间的键合能达到一定的强度，从而使两片圆片能够结为一体。

实现圆片级键合有多种方法，如熔融键合、热压键合、低温真空键合、阳极键合、共晶键合，以及粘接剂键合等。不论采用何种键合方式，由于键合环境或工艺条件等因素都有可能在所需要保护的芯片区域引入颗粒污染。这些颗粒污染轻则影响到器件的可靠性，重则直接造成器件失效。而键合后器件区域被封闭在两个晶圆之间很难直接检测，是现今键合封装技术中的难点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于圆片级键合中颗粒污染的在线检测结构，以解决晶圆级键合封装技术中颗粒污染无法检测问题。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种用于圆片级键合中颗粒污染的在线检测结构，其特征在于：该结构包括盖帽、衬底、键合环、测试电极、引线焊盘、以及空腔；所述盖帽上有空腔；所述盖帽与衬底通过键合环连为一体；所述引线焊盘附着在衬底上，并位于在空腔之外；所述测试电极附着在衬底上，并位于空腔之中，并引出至引线焊盘与其电连接。

其进一步特征在于：所述测试电极至少由两根引线构成，引线呈梳齿状交错或者呈同心环形分布在衬底上空腔内的区域。

进一步的：所述测试电极间的间距固定，测试电极的间距与所检测颗粒污染的最小尺寸相匹配。

所述引线焊盘与测试电极为同一种导电金属或两种不同的导电金属材料。

所述盖帽与衬底为单晶硅、玻璃、石英、碳化硅、蓝宝石、塑料等材料，键合环材质为为金属、合金、玻璃或有机物。

所述衬底上附着有绝缘层用于将引线焊盘与测试电极与衬底电学隔离。

所述绝缘层材质包括但不限于二氧化硅、氮化硅。

所述盖帽表面可以有绝缘层也可以没有。

本发明提供的用于圆片级键合中颗粒污染的在线检测结构，可以通过测试电极之间的电阻值或频率响应判断键合腔内是否存在颗粒污染以及颗粒污染出现的位置。

附图说明

图 1 为发明结构示意图。

图 2 为测试电极在衬底上排布的第一种方案。

图 3 为测试电极在衬底上排布的第二种方案。

具体实施方式

如图1所示一种用于圆片级键合中颗粒污染的在线检测结构，该结构包括盖帽1、衬底2、键合环7、测试电极3、引线焊盘5、以及空腔4；所述盖帽1上有空腔4；所述盖帽1与衬底2通过键合环7连为一体；所述引线焊盘5附着在衬底2上，并位于在空腔4之外；所述测试电极3附着在衬底2上，并位于空腔4之中，并引出至引线焊盘5与其电连接。

如图2、3所示，所述测试电极3至少由两根引线构成，引线呈梳齿状交错或者呈同心环形分布在衬底上空腔内的区域。所述测试电极间的间距固定，测试电极的间距与所检测颗粒污染的最小尺寸相匹配。

所述引线焊盘5与测试电极3可以为同一种导电金属或两种不同的导电金属材料。

所述盖帽1与衬底2为单晶硅、玻璃、石英、碳化硅、蓝宝石、塑料等材料，所述的键合环材质为金属、合金、玻璃或有机物。

所述衬底2上附着有绝缘层6用于将引线焊盘5与测试电极3与衬底2电学隔离。

所述绝缘层6材质包括但不限于二氧化硅、氮化硅。

所述盖帽1表面可以有绝缘层也可以没有。

所述检测结构的工作方式为：测试同一腔体内两个引线焊盘之间的电阻值与高频下的阻抗，由于测试电极之间互不相连并间隔固定间距，因此在没有颗粒污染的情况下两个测试电极之间直流电阻与高频交流阻抗都很大，具体数值与测试电极之间的间隔距离有关。当有导电颗粒掉落在两个测试电极之间时会造成直流电阻大幅降低，当有不导电颗粒掉落在两个测试电极之间时会造成高频交流阻抗大幅降低。本测试结构可以测试出颗粒尺寸大于测试电极间隔距离的所有颗粒污染。