一种芯片针孔缺陷的检测方法

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种芯片针孔缺陷的检测方法。

背景技术

在芯片制备过程中，如沉积、抛光、光刻等都会发生温度变化，芯片上的金属凸块的侧壁和芯片表面的钝化层会相互挤压，使得内部应力发生变化，从而钝化层会形成针孔、裂纹或脱落等缺陷，引起芯片内部的形变以及互联导线短路或开路，造成器件失效，在半导体晶圆制造中，必须准确检测钝化层(Passivation)是否存在针孔缺陷，以确保晶圆的良率。

现有的针孔缺陷的检测方法无法便捷的对没有从钝化层穿透到底下的金属层的针孔缺陷检测出的问题成为业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种芯片针孔缺陷的检测方法，以解决现有的针孔缺陷的检测方法无法便捷的对没有从钝化层穿透到底下的金属层的针孔缺陷检测出的问题。

为实现上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种芯片针孔缺陷的检测方法，包括：

通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测；其中，所述芯片包括金属层和钝化层；

若无腐蚀变色异常形貌，则通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中进行检测。

进一步的，所述通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测，包括：

将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出；

对所述芯片的钝化层的腐蚀变色异常形貌进行判定。

进一步的，所述通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中进行检测，包括：

将被检测的芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中，经第一时间段后取出；

将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出；其中，所述第二时间段大于所述第一时间段；

对所述芯片的钝化层的腐蚀变色异常形貌进行判定。

进一步的，所述对所述芯片的钝化层的腐蚀变色异常形貌进行判定，包括：

通过高倍显微镜对被检测芯片的钝化层进行放大，追踪所述芯片的腐蚀变色异常形貌。

进一步的，在所述对所述芯片的钝化层的腐蚀变色异常形貌进行判定之前，还包括：

采用去离子水清洗并干燥所述被检测芯片。

进一步的，在所述将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出之后，还包括：

采用去离子水清洗并干燥所述被检测芯片。

进一步的，所述第一时间段为大于或等于20分钟；

所述第二时间段为4分钟。

进一步的，所述钝化层包括邻近所述金属层的第一无机层，以及设置于所述第一无机层远离所述金属层一侧的第二无机层；

所述第一无机层的材料包括二氧化硅、磷硅玻璃或硼磷硅玻璃中的一种或多种，所述第二无机层的材料包括氮化硅。

进一步的，所述缓冲氧化蚀刻剂包括氢氟酸和氟化铵的混合液。

进一步的，在所述通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测之前，还包括：

对所述芯片进行取样。

本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测，如果观察到有发黑发暗的区域则说明钝化层存在开裂，缺陷位置金属腐蚀液已经通过钝化层的缺陷位置侵入并将相应位置的金属层进行了腐蚀，从而及时发现钝化层存在的针孔缺陷。若无腐蚀变色异常形貌，通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中进行检测，缓冲氧化蚀刻剂会渗过钝化层并将钝化层的二氧化硅腐蚀掉，这样后续再用金属腐蚀液将对应的金属腐蚀，可以将没有从钝化层穿透到底下的金属层的针孔缺陷检测出，提高了针孔检测的准确性，能及时发现钝化层的针孔缺陷便于采取工艺优化措施，避免了采用先进倒装工艺的芯片，当芯片倒装于基材上时，造成芯片本应被隔离结构之间的短路，解决了现有的针孔缺陷的检测方法无法便捷的对没有从钝化层穿透到底下的金属层的针孔缺陷检测出的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图；

图2是本发明实施例提供另一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图；

图3是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图；

图4是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图；

图5是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图；

图6是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图；

图7是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图；

图8是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图；

图9是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

基于上述技术问题，本实施例提出了以下解决方案：

图1是本发明实施例提供一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。参见图1，本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法，包括：

S101、通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测，其中，所述芯片包括金属层和钝化层。

S102、若无腐蚀变色异常形貌，则通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中进行检测。

具体地，芯片可以包括金属层和钝化层，芯片针孔缺陷检测也叫Pinhole测试，用于检测芯片也就是半导体晶圆的钝化层针孔的一种手法。设置钝化层对于高性能、高可靠性的芯片来说是必不可少的工艺措施，钝化层可以实现芯片内部不同器件以及布线之间的隔离，并具有吸附外界可动离子并保护芯片表面不被外部机械和化学损伤的作用。钝化层可以通过化学气象沉积的方法附着于芯片的金属层上方，可选的，钝化层可以包括邻近金属层的第一无机层，以及设置于第一无机层远离金属层一侧的第二无机层，第一无机层的材料可以包括二氧化硅(USG)、磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)等一种或多种，第二无机层的材料可以包括氮化硅。二氧化硅和氮化硅具有较强的硬度，PSG因为掺杂P元素的作用具备更好的吸杂的功能，但PSG是缺点是容易吸潮，而BPSG则具备更低的回流温度因而具备更好的覆盖性。在芯片制程中钝化层使用的材料不同，且芯片正面金属的材料也可以不同，因为不同物质之间的应力不一样，且钝化层邻近金属层的一侧还可以设置各种金属层台阶以及其他介质层台阶。在芯片制备过程中，沉积、抛光以及光刻等工艺都会发生温度变化，使得金属层台阶的侧壁和芯片表面的钝化层相互挤压，内部应力发生变化，容易形成针孔、裂纹或脱落等缺陷，引起芯片内部的形变以及互联导线短路或开路，造成器件失效。因此，需要对芯片进行针孔缺陷测试。

通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测，如果观察到有发黑发暗的区域则说明钝化层存在开裂，缺陷位置金属腐蚀液已经通过钝化层的缺陷位置侵入并将相应位置的金属进行了腐蚀，从而及时发现钝化层存在的针孔缺陷。若无腐蚀变色异常形貌，则说明钝化层无针孔缺陷或钝化层的第一无机层存在针孔缺陷而第二无机层无针孔缺陷，由于芯片的制造生产是一个复杂的过程，少则几百步，多则上千步，如果有钝化层的第二无机层存在针孔缺陷而第一无机层无针孔缺陷发生，后续有工艺参数稍微波动，第二无机层中开裂的氮化硅便会连带第一无机层的二氧化硅一并撕裂开。

可以通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂(BOE)中进行检测，因为金属腐蚀液可以透过开裂的氮化硅却无法渗透未开裂的二氧化硅。而BOE会渗过氮化硅的针孔将下方的完整的二氧化硅腐蚀掉，这样后续再用金属腐蚀液将对应的金属腐蚀，可以将钝化层发生氮化硅开裂而二氧化硅未开裂的针孔缺陷检测出，提高了针孔检测的准确性。

本实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测，如果观察到有发黑发暗的区域则说明钝化层存在开裂，缺陷位置金属腐蚀液已经通过钝化层的缺陷位置侵入并将相应位置的金属层进行了腐蚀，从而及时发现钝化层存在的针孔缺陷。若无腐蚀变色异常形貌，通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中进行检测，缓冲氧化蚀刻剂会渗过钝化层并将钝化层的二氧化硅腐蚀掉，这样后续再用金属腐蚀液将对应的金属腐蚀，可以将没有从钝化层穿透到底下的金属层的针孔缺陷检测出，提高了针孔检测的准确性，能及时发现钝化层的针孔缺陷便于采取工艺优化措施，避免了采用先进倒装工艺的芯片，当芯片倒装于基材上时，造成芯片本应被隔离结构之间的短路，解决了现有的针孔缺陷的检测方法无法便捷的对没有从钝化层穿透到底下的金属层的针孔缺陷检测出的问题。

可选的，所述缓冲氧化蚀刻剂包括氢氟酸和氟化铵的混合液。

具体的，BOE(HF酸和氟化铵的混合液)是氧化层腐蚀液，可以对氮化硅进行渗透腐蚀，成本较低，在不增加成本的情况下，提高芯片针孔检测的准确性。

可选的，图2是本发明实施例提供另一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。在上述实施例的基础上，参见图1，本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法包括：

S201、将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出。

具体地，金属腐蚀液可以对金属进行腐蚀，钝化层为非金属，当钝化层未开裂或者未贯穿开裂时，金属腐蚀液不能对钝化层所覆盖的金属层进行腐蚀。第二时间需要大于或等于20分钟，例如可以为20分钟、半小时或其他时间段。

S202、对所述芯片的钝化层的腐蚀变色异常形貌进行判定。

具体地，对芯片的钝化层被金属腐蚀液浸泡后的形貌进行观察，并判定芯片无腐蚀变色异常形貌或存在腐蚀变色异常形貌。若存在腐蚀变色异常形貌，则判定芯片的钝化层存在针孔缺陷。

S203、若无腐蚀变色异常形貌，则通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中进行检测。

可选的，图3是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。在上述实施例的基础上，参见图3，本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法包括：

S301、通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测。

S302、若无腐蚀变色异常形貌，则将被检测的芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中，经第一时间段后取出。

具体地，第一无机层的材料可以包括二氧化硅(USG)、磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)等一种或多种，第二无机层的材料可以包括氮化硅，将被检测的芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中，缓冲氧化蚀刻剂可以渗过氮化硅的针孔将第一无机层的完整的二氧化硅腐蚀掉。第一时间段可以为几分钟，例如可以为4分钟或5分钟等。

S303、将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出；其中，所述第二时间段大于所述第一时间段。

具体地，再用金属腐蚀液将对应的金属腐蚀。

S304、对所述芯片的钝化层的腐蚀变色异常形貌进行判定。

具体地，通过观察腐蚀变色异常形貌，若存在腐蚀变色异常形貌，可以判定钝化层发生氮化硅开裂而二氧化硅未开裂的针孔缺陷，提高了针孔检测的准确性；若不存在腐蚀变色异常形貌，可以判定钝化层无针孔缺陷。

可选的，图4是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。在上述实施例的基础上，参见图4，本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法包括：

S401、将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出。

S402、通过高倍显微镜对被检测芯片的钝化层进行放大，追踪所述芯片的腐蚀变色异常形貌。

具体地，在高倍显微镜下观察芯片表面，观察是否存在金属层腐蚀变色等现象，如果金属层存在明显的腐蚀变色甚至断开等现象，则说明钝化层的顶层和底层均有开裂现象。

S403、若无腐蚀变色异常形貌，则通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中进行检测。

可选的，图5是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。在上述实施例的基础上，参见图5，本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法包括：

S501、通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测。

S502、若无腐蚀变色异常形貌，则将被检测的芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中，经第一时间段后取出。

S503、将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出；其中，所述第二时间段大于所述第一时间段；

S504、通过高倍显微镜对被检测芯片的钝化层进行放大，追踪所述芯片的腐蚀变色异常形貌。

具体地，可以在高倍显微镜下观察金属层是否有腐蚀变色等现象出现，从而判断芯片表面是否存在钝化层发生氮化硅开裂而二氧化硅未开裂的针孔缺陷。

可选的，图6是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。在上述实施例的基础上，参见图6，本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法包括：

S601、将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出。

S602、采用去离子水清洗并干燥所述被检测芯片。

具体地，用去离子水漂洗后用压缩空气吹干，便于观察。

S603、对所述芯片的钝化层的腐蚀变色异常形貌进行判定。

S604、若无腐蚀变色异常形貌，则通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中进行检测。

可选的，图7是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。在上述实施例的基础上，参见图7，本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法包括：

S701、通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测。

S702、若无腐蚀变色异常形貌，则将被检测的芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中，经第一时间段后取出。

S703、将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出；其中，所述第二时间段大于所述第一时间段。

S704、采用去离子水清洗并干燥所述被检测芯片。

S705、对所述芯片的钝化层的腐蚀变色异常形貌进行判定。

可选的，图8是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。在上述实施例的基础上，参见图8，本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法包括：

S801、通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测。

S802、若无腐蚀变色异常形貌，则将被检测的芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中，经第一时间段后取出。

S803、采用去离子水清洗并干燥所述被检测芯片。

S804、将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中，经第二时间段后取出；其中，所述第二时间段大于所述第一时间段；

可选的，所述第一时间段为大于或等于20分钟；所述第二时间段为4分钟。

具体地，

S805、采用去离子水清洗并干燥所述被检测芯片。

S806、对所述芯片的钝化层的腐蚀变色异常形貌进行判定。

可选的，图9是本发明实施例提供又一种芯片针孔缺陷的检测方法流程图。在上述实施例的基础上，参见图9，本发明实施例提供的芯片针孔缺陷的检测方法包括：

S901、对所述芯片进行取样。

具体地，将被检测芯片取样，可以随机取样，或根据需要取样。

S902、通过将被检测芯片浸泡于金属腐蚀液中进行检测。

S903、若无腐蚀变色异常形貌，则通过将被检测芯片浸泡于缓冲氧化蚀刻剂中进行检测。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。