[发明专利]光声基底评估系统和方法

说明书

本文公开了一种用于识别形成到基底中的结构的一个或多个特征的系统和方法。在所述基底中诱发表面声波和体声波并使其行进通过其中感测到所述声波的所感兴趣的结构。将与所述结构的一个或多个特征有关的信息编码在所述波中。对所编码的信息进行评估以确定所述所感兴趣的特征。

相关申请的交叉引用

本申请于2014年2月5日作为PCT国际专利申请提交并且要求 2013年3月15日提交的美国临时申请序号61/799,089和2013年3月 15日提交的美国临时申请序号61/799,448的优先权，所述申请的主题全文以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及与形成到半导体基底中的表面结构和地下结构的制造和测试相关的光声计量系统和方法。

背景技术

声学测量系统通过非破坏性地穿透实心材料来操作以收集与内部特征包括缺陷诸如裂缝、分层和空隙有关的信息。由于它们能够非破坏性地找到和收集信息，因此已在电子组件和组合件的生产中使用了例如声学显微镜，以进行质量控制、可靠性和失效分析。在该领域对光声计量系统和方法的进一步改进的需求不断增长以便与半导体制造行业保持同步并且推动半导体制造行业的进步。

发明内容

本发明可以具有许多应用，但在一个例子中包括用于评估基底诸如半导体晶片中的结构的系统和方法。此类评估半导体晶片中的结构的系统和方法之一包括以下这一步骤：在基底表面的第一位置处诱发至少一个表面声波，该第一位置邻近至少部分横向于该基底表面而形成的结构。测量表面声波行进到基底表面上第二位置所花费的时间长度。表面声波在从第一位置移动到第二位置时，与形成于基底中的结构至少部分地相互作用。表面声波在基底表面中的诱发相对于该结构在多个位置处重复进行。至少基于从测量值所获得的时间长度数据，可确定所感兴趣的结构特征。例如，可确定结构位置，而不管该结构是实心的还是空心的和/ 或不管该结构是否是连续的。

本发明还涉及对使用微制造技术与基底形成为一体的地理上划界的结构执行计量。本文所使用的地理上划界的结构是指三维结构(这些三维结构为计量主体)并且可包括例如柱状物、隆起物、焊球或金属球、焊盘等，它们形成于半导体晶片上作为半导体装置的一部分诸如芯片、插入器、多芯模块等。可使用平版印刷术和本领域技术人员熟知的其它微制造技术来形成这些结构。通过根据本发明的系统和方法所获得的信息用于制造这些对象，包括例如用于质量保证的目的；用于认证设计选择；以及用于控制形成该对象的微制造过程。应理解，本文所公开的系统和方法可用于广泛种类的应用，包括远远超出半导体制造工业的应用。

附图说明

图1是根据本发明的原理的光声系统的一个实施方案的示意性表示。

图2-4是本发明可寻址的各种半导体装置的截面表示。

图5a是表示从光声系统诸如图1所示的光声系统所获得的时间域数据的图形。

图5b是表示源自图5a所示数据的频率域数据的图形。

图6是用于半导体装置的一种类型的通孔的示意性表示。

图7是根据本发明的一个实施方案的表面声波的诱发和测量的示意性前视表示。

图8是根据本发明的实施方案的表面声波的诱发和测量的示意性平面图。

图9a-9c是可用于执行本发明的各种实施方案的所选择的光学系统的示意性表示。

图10是正同时评估的结构的多种结构的示意性表示。

图11是根据本发明的系统的实施方案的示意性图示，该系统在操作中使用了体声波检测器和表面声波检测器的组合。

图12是图11的系统的某些硬件组件的示意性图示。