裂纹缺陷的检测方法以及检测系统与流程

本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种裂纹缺陷的检测方法以及检测系统。

背景技术：

1、随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小，人们对集成电路的封装技术的要求相应也不断提高。现有的封装技术包括球栅阵列封装(ball gridarray，bga)、芯片尺寸封装(chip scale package，csp)、晶圆级封装(wafer levelpackage，wlp)、三维封装(3d)和系统封装(system in package，sip)等。

2、随着封装工艺的不断发展，多样化的封装形式给芯片封装可靠性带来了严峻的挑战。钝化层由于工艺过程中的应力集中出现裂纹缺陷，裂纹会在后续的环境测试中会不断恶化，严重影响芯片可靠性。

3、但是，目前无法有效和及时地发现钝化层中存在的微小裂纹。

技术实现思路

1、本发明实施例解决的问题是提供一种裂纹缺陷的检测方法以及检测系统，有利于快速、高效且准确地检测裂纹缺陷。

2、为解决上述问题，本发明实施例提供一种裂纹缺陷的检测方法，用于检测钝化层中的裂纹缺陷，所述钝化层包括覆盖于金属结构顶面和侧壁的底部钝化层以及位于底部钝化层上的顶部钝化层；所述钝化层中的裂纹缺陷包括第一类裂纹、第二类裂纹和第三类裂纹中的一种或几种，所述第一类裂纹贯穿部分厚度的顶部钝化层，所述第二类裂纹贯穿所述顶部钝化层和部分厚度的底部钝化层，所述第三类裂纹贯穿所述顶部钝化层和底部钝化层；所述裂纹缺陷的检测方法，包括：对所述顶部钝化层进行恶化处理，用于在当所述钝化层中具有第一类裂纹时，使所述第一类裂纹贯穿顶部钝化层，以暴露出所述底部钝化层；进行第一腐蚀处理，用于在当钝化层中具有第一类裂纹和第二类裂纹时，腐蚀所述第一类裂纹和第二类裂纹露出的底部钝化层，以暴露出所述金属结构；进行第二腐蚀处理，用于在当钝化层中具有第一类裂纹和第二类裂纹以及第三类裂纹时，腐蚀所述第一类裂纹、第二类裂纹和第三类裂纹暴露出的金属结构；基于所述金属结构被腐蚀的位置，对所述裂纹进行检测。

3、可选的，在形成所述钝化层之后，进行封装制程之前，进行所述裂纹缺陷的检测方法。

4、可选的，在进行解封分析的过程中，进行所述裂纹缺陷的检测方法。

5、可选的，所述金属结构包括金属线。

6、可选的，所述金属结构的材料包括铝、铜、钴、钨和镍中的一种或几种。

7、可选的，基于所述金属结构被腐蚀的位置，对所述裂纹进行检测的步骤包括：在进行第二腐蚀处理之后，利用光学显微镜定位所述金属结构被腐蚀的位置。

8、可选的，所述恶化处理的工艺包括热处理。

9、可选的，所述热处理包括热循环测试。

10、可选的，所述热循环测试的参数包括：温度变化范围为-65℃至150℃，每次循环的时间为15分钟至60分钟。

11、可选的，进行第一腐蚀处理的步骤包括：采用第一腐蚀液，对所述第一类裂纹和第二类裂纹露出的底部钝化层进行第一腐蚀处理。

12、可选的，所述底部钝化层的材料包括氧化硅；所述第一腐蚀液包括醋酸和氟化铵的混合溶液。

13、可选的，进行第一腐蚀处理的时间为20秒至40秒。

14、可选的，进行第二腐蚀处理的步骤包括：采用第二腐蚀液，对所述第一类裂纹、第二类裂纹和第三类裂纹暴露出的所述金属结构进行第二腐蚀处理。

15、可选的，所述金属结构的材料包括铝；所述第二腐蚀液包括盐酸溶液。

16、可选的，进行第二腐蚀处理的时间为5分钟至10分钟。

17、相应的，本发明实施例还提供一种裂纹缺陷的检测系统，用于检测钝化层中的裂纹缺陷，所述钝化层包括覆盖于金属结构顶面和侧壁的底部钝化层以及位于底部钝化层上的顶部钝化层；所述钝化层中的裂纹缺陷包括第一类裂纹、第二类裂纹和第三类裂纹中的一种或几种，所述第一类裂纹贯穿部分厚度的顶部钝化层，所述第二类裂纹贯穿所述顶部钝化层和部分厚度的底部钝化层，所述第三类裂纹贯穿所述顶部钝化层和底部钝化层；所述裂纹缺陷的检测系统，包括：钝化层恶化模块，用于对所述顶部钝化层进行恶化处理，适于在当所述顶部钝化层中具有第一类裂纹时，适于使所述第一类裂纹贯穿顶部钝化层，以暴露出所述底部钝化层；第一腐蚀模块，用于进行第一腐蚀处理，适于在当所述钝化层中具有第一类裂纹和第二类裂纹时，腐蚀所述第一类裂纹和第二类裂纹露出的底部钝化层，以暴露出所述金属结构；第二腐蚀模块，用于在当所述钝化层中具有第一类裂纹和第二类裂纹以及第三类裂纹时，进行第二腐蚀处理，适于腐蚀所述第一类裂纹、第二类裂纹和第三类裂纹暴露出的金属结构；检测模块，用于基于所述金属结构被腐蚀的位置，对所述裂纹进行检测。

18、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

19、本发明实施例提供的裂纹缺陷的检测方法，通过恶化处理、第一腐蚀处理和第二腐蚀处理，能够对第一类裂纹位置处的金属结构进行腐蚀；通过第一腐蚀处理和第二腐蚀处理，能够对第二类裂纹位置处的金属结构进行腐蚀；通过第二腐蚀处理，能够对第三类裂纹位置处的金属结构进行腐蚀；因此，本发明实施例不仅能够对未完全贯穿钝化层的轻微裂纹缺陷进行检测，提高裂纹缺陷检测的准确性和有效性，而且还能够采用不同步骤确定不同严重程度且存在可靠性风险的裂纹；并且，本发明实施例通过对所述顶部钝化层进行恶化处理、进行第一腐蚀处理以及进行第二腐蚀处理，从而在当钝化层中存在裂纹缺陷时，能够对裂纹缺陷下方的金属结构进行腐蚀，相应便于基于所述金属结构被腐蚀的位置来定位裂纹缺陷，有利于快速、高效且准确地检测裂纹缺陷；此外，在实际检测的过程中，还可以通过选择不同的步骤，识别出不同类型的裂纹缺陷。

20、可选方案中，在形成钝化层之后，进入封装制程之前，进行所述裂纹缺陷的检测方法，从而在封装前发现裂纹缺陷，有利于减少无效封装和后续可靠性测试，相应有利于节约成本。

技术特征：

1.一种裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，用于检测钝化层中的裂纹缺陷，所述钝化层包括覆盖于金属结构顶面和侧壁的底部钝化层以及位于底部钝化层上的顶部钝化层；所述钝化层中的裂纹缺陷包括第一类裂纹、第二类裂纹和第三类裂纹中的一种或几种，所述第一类裂纹贯穿部分厚度的顶部钝化层，所述第二类裂纹贯穿所述顶部钝化层和部分厚度的底部钝化层，所述第三类裂纹贯穿所述顶部钝化层和底部钝化层；

2.如权利要求1所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，在形成所述钝化层之后，进行封装制程之前，进行所述裂纹缺陷的检测方法。

3.如权利要求1所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，在进行解封分析的过程中，进行所述裂纹缺陷的检测方法。

4.如权利要求1所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，所述金属结构包括金属线。

5.如权利要求1所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，所述金属结构的材料包括铝、铜、钴、钨和镍中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，基于所述金属结构被腐蚀的位置，对所述裂纹进行检测的步骤包括：在进行第二腐蚀处理之后，利用光学显微镜定位所述金属结构被腐蚀的位置。

7.如权利要求1所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，所述恶化处理的工艺包括热处理。

8.如权利要求7所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，所述热处理包括热循环测试。

9.如权利要求8所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，所述热循环测试的参数包括：温度变化范围为-65℃至150℃，每次循环的时间为15分钟至60分钟。

10.如权利要求1所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，进行第一腐蚀处理的步骤包括：采用第一腐蚀液，对所述第一类裂纹和第二类裂纹露出的底部钝化层进行第一腐蚀处理。

11.如权利要求10所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，所述底部钝化层的材料包括氧化硅；所述第一腐蚀液包括醋酸和氟化铵的混合溶液。

12.如权利要求1、10或11所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，进行第一腐蚀处理的时间为20秒至40秒。

13.如权利要求1所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，进行第二腐蚀处理的步骤包括：采用第二腐蚀液，对所述第一类裂纹、第二类裂纹和第三类裂纹暴露出的所述金属结构进行第二腐蚀处理。

14.如权利要求13所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，所述金属结构的材料包括铝；所述第二腐蚀液包括盐酸溶液。

15.如权利要求1、13或14所述的裂纹缺陷的检测方法，其特征在于，进行第二腐蚀处理的时间为5分钟至10分钟。

16.一种裂纹缺陷的检测系统，其特征在于，用于检测钝化层中的裂纹缺陷，所述钝化层包括覆盖于金属结构顶面和侧壁的底部钝化层以及位于底部钝化层上的顶部钝化层；所述钝化层中的裂纹缺陷包括第一类裂纹、第二类裂纹和第三类裂纹中的一种或几种，所述第一类裂纹贯穿部分厚度的顶部钝化层，所述第二类裂纹贯穿所述顶部钝化层和部分厚度的底部钝化层，所述第三类裂纹贯穿所述顶部钝化层和底部钝化层；

技术总结
一种裂纹缺陷的检测方法以及检测系统，检测方法用于检测钝化层中的裂纹缺陷；检测方法包括：对顶部钝化层进行恶化处理，用于在当钝化层中具有第一类裂纹时，使第一类裂纹贯穿顶部钝化层，暴露出底部钝化层；进行第一腐蚀处理，用于在当钝化层中具有第一类裂纹和第二类裂纹时，腐蚀第一类裂纹和第二类裂纹露出的底部钝化层，暴露出金属结构；进行第二腐蚀处理，用于在当钝化层中具有第一类裂纹和第二类裂纹以及第三类裂纹时，腐蚀第一类裂纹、第二类裂纹和第三类裂纹暴露出的金属结构；基于金属结构被腐蚀的位置，对裂纹进行检测。本发明实施例有利于快速、高效且准确地检测裂纹缺陷。

技术研发人员：马凯瑞,陶东言
受保护的技术使用者：中芯北方集成电路制造（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4