[发明专利]用于检测半导体器件键合强度的测试装置及测试方法在审

专利信息
申请号: 201910310169.X 申请日: 2019-04-17
公开(公告)号: CN109932315A 公开(公告)日: 2019-06-25
发明(设计)人: 宾伟雄 申请(专利权)人: 深圳市德瑞茵精密科技有限公司
主分类号: G01N19/04 分类号: G01N19/04
代理公司: 北京久维律师事务所 11582 代理人: 邢江峰
地址: 518000 广东省深圳市南山区招商*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 安装板 复合悬臂梁 测试 刀具 半导体器件 位移传感器 测试装置 自由端 键合 检测 穿透 测量 半导体材料层 强度测试装置 实时检测测试 半导体检测 技术半导体 位移变化量 自由端位置 技术要点 器件键合 失败 割裂 保证
【说明书】:

本发明公开了一种用于检测半导体器件键合强度的测试装置,涉及半导体检测技术领域,解决了现有技术半导体器件键合强度测试装置容易出现测量失败的问题,其技术要点是:包括安装板,安装板上固定安装有复合悬臂梁,安装板在复合悬臂梁的自由端上部固定安装有用于测量自由端位移变化量的位移传感器;本发明通过固定在安装板上用于检测复合悬臂梁自由端位置的位移传感器,在测试刀具割裂半导体材料层的过程中,实时检测测试刀具的位置,保证了测试刀具不会产生过度穿透和穿透不够的问题,从而避免了测试失败的结果。

技术领域

本发明涉及半导体检测技术领域,尤其涉及一种用于检测半导体器件键合强度的测试装置及测试方法。

背景技术

随着半导体科技的不断发展,越来越多的功能被集成到尺寸很小的晶元基板上,晶元基板上的布线越来越密集,电路叠层越来越多,半导体器件的键合点焊盘所在的电路层位于器件表面钝化层或电路层或其他保护层之下,且键合点焊盘空间狭窄,不能采用常规的剪切测试方法,必须将测试刀具穿越表面钝化层或电路层或其他保护层才可以实施有效的键合点强度测试。

中国专利申请号“ZL201110157669.8”提供了一款测试装置:这种装置的主体是由具有水平复合悬臂梁结构和空气轴承组成,该复合悬臂梁的一端固定在固定块上,另一端(自由端)连接着移动块和剪切刀具(推刀),在空气轴承的作用下,该悬臂梁的自由端可以上下自由移动。在利用光电传感器感知固定在该复合悬臂梁的自由端的移动块上的探针在接触到被测试目标物附着平面而产生的位移,然后关闭压缩空气,停止空气轴承的作用,利用该复合悬臂梁的弹性把移动块固定在固定块上,实现定位的目的,然后再利用复合悬臂梁的弹性将空气轴承的滑块与固定块贴合,利用滑块与固定块间的摩擦力保持推刀姿态下压穿透半导体器件表面高于键合点焊盘电路层的钝化层或电路层或其他保护层,再实行常规剪切力测试。

但是,该装置携带测试刀具下压穿透半导体器件表面高于键合点焊盘电路层的钝化层或电路层或其他保护层的力直接施加在测试传感器上,并完全依靠空气轴承的滑块与固定块的摩擦阻力来保持,没有考虑材料受力及其形变,以及由于摩擦阻力不够等因素带来的位置偏差,导致测量刀具的穿透距离的不确定性,由于测试刀具和半导体器件的接触面积不确切和水平测试传感器在垂直方向上受力也会形变等问题,将导致这种利用测试刀具直接下压穿透半导体器件表面高于键合点焊盘电路层的钝化层或电路层或其他保护层的方式会出现穿透过度或穿透不足的问题从而导致测试失败。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述缺陷,提供一种用于检测半导体器件键合强度的测试装置,以解决现有技术半导体器件键合强度测试装置容易出现测量失败的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种半导体器件键合强度测试方法,包括以下步骤:

S1、将待测样件固定到位于测试装置下方的样品载台上;

S2、启动测试装置的驱动设备,使得测试装置沿Z轴移动,通过安装在测试装置上的接触传感器检测测试装置上的测试刀具是否到达待测样件的半导体材料层处,当测试刀具到达半导体材料层处后,测试装置继续移动直至接触传感器的检测值达到预设压力值,测试装置停止位移,记录此时测试刀具的位置;

S3、控制测试刀具和待测样品产生相对位移,使得测试刀具割破半导体材料层表面的保护层,从而使得测试刀具的刀刃穿越保护层,同时割破过程中实时检测测试刀具的刀刃刃尖的割破深度,割破深度达到预设值H1时,固定测试刀具在测试装置上的位置;

S3、控制测试装置沿Z轴上移一个设定距离H2;

S4、控制样品载台或测试装置,使得测试刀具的刀刃相对于半导体材料层水平移动,使测试刀具的刀刃正面剪切检测点,完成键合点强度测试。

作为本发明进一步的方案,S3中,H1为半导体材料保护层厚度。

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