[发明专利]半导体测试结构及半导体器件的失效分析方法

说明书

本发明提供了一种半导体测试结构及半导体器件的失效分析方法，通过晶圆键合结构的顶部的测试焊盘和外接焊盘对至少位于所述晶圆键合结构的顶面晶圆和底面晶圆之间的每个晶圆均进行电性测试，以检测出失效的晶圆；以及，对所述失效的晶圆进行失效分析，以定位出晶圆键合结构中的失效的晶圆中的失效点，使得至少能够测试出晶圆键合结构的顶面晶圆和底面晶圆之间的晶圆是否失效以及测试出失效的晶圆中的失效点，进而使得能够快速且准确的定位多片晶圆键合的结构中的失效晶圆以及失效点，提高了失效分析的效率和成功率。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种半导体测试结构及半导体器件的失效分析方法。

背景技术

失效点的定位是失效分析中关键的步骤，是失效分析成功率的保证。目前，在单片或者两片晶圆(wafer)键合堆叠的制程中，EMMI(微光显微镜)、激光(Laser)和热辐射(Thermal)等方法是非常有效的失效定位方法。但是，两片以上的多片晶圆键合堆叠是未来发展的一个重要方向，那么，纵向定位是对失效分析提出的新的要求。

在失效分析中，由于是多片晶圆键合堆叠，多层次的金属互连结构会遮挡现有定位方法(即EMMI、Laser和Thermal等)的信号，使得仅能检测到位于顶面和底面的晶圆(含靠近顶面和底面的晶圆)中的漏电失效点，而位于中间层(含靠近中间层)的晶圆中的漏电失效点无法被检测到，因此，多片晶圆键合堆叠中的漏电失效点的纵向定位成为最大的挑战。

因此，需要提出一种半导体测试结构及半导体器件的失效分析方法，以能够准确定位多片晶圆键合的结构中的失效点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体测试结构及半导体器件的失效分析方法，使得至少能够测试出晶圆键合结构的顶面晶圆和底面晶圆之间的晶圆是否失效以及测试出失效的晶圆中的失效点，进而使得能够快速且准确的定位多片晶圆键合的结构中的失效晶圆以及失效点，提高了失效分析的效率和成功率。

为实现上述目的，本发明提供了一种半导体测试结构，包括：

晶圆键合结构，包括至少三个相键合的晶圆，每个所述晶圆中均形成有金属互连结构，且不同晶圆中的金属互连结构之间相互电性连接；

测试焊盘，形成于所述晶圆键合结构的顶部，所述测试焊盘与所述金属互连结构电性连接；

金属线，至少从位于所述晶圆键合结构的顶面晶圆和底面晶圆之间的每个晶圆中电性引出到所述晶圆键合结构的顶部；以及，

外接焊盘，形成于所述晶圆键合结构的顶部，且所述外接焊盘与所述金属线电性连接，以通过所述测试焊盘和所述外接焊盘对至少位于所述晶圆键合结构的顶面晶圆和底面晶圆之间的每个晶圆均进行电性测试，进而检测出失效的晶圆。

可选的，所述晶圆键合结构包括一承载晶圆和至少两个器件晶圆，所述至少两个器件晶圆键合于所述承载晶圆的顶面。

可选的，所述承载晶圆中形成有第一金属互连结构，每个所述器件晶圆中形成有第二金属互连结构，所述第一金属互连结构在所述承载晶圆中的位置与所述第二金属互连结构在不同所述器件晶圆中的位置完全相同或部分相同，所述第一金属互连结构与所述第二金属互连结构之间相互遮挡测试信号；所述第二金属互连结构在不同所述器件晶圆中的位置完全相同或部分相同，不同所述器件晶圆中的所述第二金属互连结构之间相互遮挡测试信号。

可选的，所述晶圆键合结构的顶部还形成有至少一个梳形金属结构和/或至少一个蛇形金属结构，每个所述梳形金属结构和每个所述蛇形金属结构均与所述金属互连结构和所述测试焊盘电性连接。

可选的，每个所述梳形金属结构包括多条依次排列的梳齿以及连接每条梳齿的同一端的梳背，所述梳齿垂直于所述梳背。

可选的，所述晶圆键合结构的顶部形成有至少两个所述梳形金属结构，至少两个所述梳形金属结构的梳齿之间相互穿插且梳背相互平行。