：本發(fā)明涉及晶圓檢測方法，特指一種非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法。

背景技術(shù)

0、
背景技術(shù)：

1、低溫晶圓直接鍵合技術(shù)是近年來研究最熱門的鍵合方法，同時也存在很大的難度。這是因為這是硅晶圓表面形貌和表面處理工藝要求最高的鍵合方法，不良的硅晶圓表面形貌或表面處理都會讓鍵合的晶圓對產(chǎn)生不可修復(fù)的缺失。晶圓直接鍵合的工藝經(jīng)歷了從早期的高溫晶圓鍵合到現(xiàn)在普遍研究和推廣的低溫晶圓鍵合工藝，主要就是為了克服高溫對器件的影響，所以人們開始關(guān)注于低溫晶圓鍵合的研究。目前主要的研究包括了親水鍵合和疏水鍵合。低溫直接鍵合的本質(zhì)在于通過對硅表面進行表面處理，提高表面能，進而通水分子橋接(親水鍵合)或hf分子橋接(疏水鍵合)以及分子間的作用力，將兩片或多片硅晶圓貼合在一起。

2、在低溫晶圓直接鍵合技術(shù)中，鍵合強度是其最重要的測定特征之一，它是關(guān)系到鍵合質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)。鍵合強度小，在加工過程中兩鍵合晶圓很有可能會開裂，導(dǎo)致失效。制造過程參數(shù)(特別是晶圓的表面預(yù)處理步驟和鍵合條件)的微小變動，都會直接影響健合界面的強度性能，因此鍵合強度不夠反應(yīng)了鍵合工藝過程中的某些環(huán)節(jié)出了問題；鍵合強度大，證明兩晶圓接觸緊密，鍵合界面裂縫、空洞的影響微乎其微，利用鍵合技術(shù)制作的器件也較不容易受到溫度、濕度等環(huán)境因子的破壞而失效。

3、目前商業(yè)用鍵合強度測量方式都是采用破壞性的測量方式，包括有裂紋傳播擴散法、直拉法、微楔形槽測試法、靜態(tài)油壓測試法及四點彎曲測試法，其中又以裂紋傳播擴散法使用最為普遍。例如，見專利號為：201811368336.8的中國發(fā)明專利申請，其公開了“一種鍵合強度的測量方法及采用該測量方法的鍵合晶圓”。該技術(shù)方案就是采用裂紋傳播擴散法，俗稱刀片插入法。這是測量鍵合強度最傳統(tǒng)、最普遍的方法。其通過在鍵合界面插入一薄刀片而將兩晶圓分開。該技術(shù)方案最終得的裂縫長度就是對鍵合強度的一種表征。但是，這種方法中，薄刀片會對晶圓造成嚴(yán)重?fù)p傷，屬于破壞性的測量方式。，鍵合能與裂紋長度、刀片厚度、晶圓厚度以及刀片插入速度有關(guān)，而且薄刀片會對晶圓造成嚴(yán)重?fù)p傷，從而導(dǎo)致晶圓報廢，所以在準(zhǔn)確性及成本上都十分不利。

4、綜上所述，在低溫晶圓直接鍵合技術(shù)中，鍵合強度是其最重要的測定特征之一，它是關(guān)系到鍵合質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)，但是目前商業(yè)用鍵合強度測量方式都是采用破壞性的測量方式，導(dǎo)致晶圓報廢率較高。有鑒于此，本發(fā)明人結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出以下技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

0、
技術(shù)實現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出的一種非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：該非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法包括以下步驟：步驟1：將完成鍵合的兩片晶圓放置于工作平臺上，其中，位于下方的第一晶圓固定于工作平臺表面；步驟2：對位于上方的第二晶圓同時在其不同區(qū)域分別施加壓力和拉力；步驟3：第二晶圓在壓力的壓制作用以及拉力作用下與第一晶圓之間產(chǎn)生裂縫；步驟4：待裂縫形成后，向裂縫內(nèi)噴灑水霧或其它液體，令水霧滲入裂縫中；步驟5：測量裂縫的尺寸，并按照下面公式計算晶圓鍵合強度：γ＝3et3y2/32l4。

3、進一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的第一晶圓通過真空吸附方式固定于工作平臺表面，即于工作平臺表面分布有氣孔，通過在氣孔處形成真空或者負(fù)壓方式將第一晶圓吸附在工作平臺表面。

4、進一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的第一晶圓通過機械卡嵌方式固定于工作平臺表面，即于工作平臺表面成型有定位槽，所述的第一晶圓卡嵌于該定位槽內(nèi)。

5、進一步而言，上述技術(shù)方案中，作用在第二晶圓上的拉力作用位f1臨近邊緣，作用在第二晶圓上的壓力作用位f2遠(yuǎn)離拉力作用位f1，且二者之間距離大于裂縫的長度l。

6、進一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的步驟5中，通過紅外檢測或超聲波檢測測量裂縫的尺寸。

7、進一步而言，上述技術(shù)方案中，本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是根據(jù)上述技術(shù)方案提出一種實現(xiàn)非破壞性測量晶圓鍵合強度的設(shè)備，該設(shè)備包括：工作平臺，該工作平臺用于放置完成鍵合的兩片晶圓，并且該工作平臺具有真空吸附或者機械定位裝置，以實現(xiàn)將位于下方的第一晶圓固定于工作平臺表面；壓力機構(gòu)，該壓力機構(gòu)位于工作平臺上，通過壓力機構(gòu)對工作平臺的兩片晶圓形成下壓；拉力機構(gòu)，該壓力機構(gòu)位于工作平臺上，拉力機構(gòu)作用在位于上方的第二晶圓上，對其形成向上的拉力；噴霧機構(gòu)，該噴霧機構(gòu)位于工作平臺側(cè)方；檢測裝置，該檢測裝置為紅外檢測儀或超聲波檢測儀。

8、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有如下有益效果：

9、首先，本發(fā)明參考現(xiàn)有的刀片插入法，但是無需使用刀片，從而避免因刀片插入而形成的破壞性量測，避免造成晶圓報廢所導(dǎo)致的成本問題。

10、其次，采用本發(fā)明的測量方法后，可以避免現(xiàn)有的刀片插入法中因人為刀片插入速度、角度等不一致因素所造成的量測誤差。

11、總之，本發(fā)明提供的非破壞性量測鍵合強度的方法，鍵合強度可以在不破壞晶圓的情況下被準(zhǔn)確的量測，所以在準(zhǔn)確性及成本上都十分有利。

技術(shù)特征：

1.非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法，其特征在于：所述的第一晶圓通過真空吸附方式固定于工作平臺表面，即于工作平臺表面分布有氣孔，通過在氣孔處形成真空或者負(fù)壓方式將第一晶圓吸附在工作平臺表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法，其特征在于：所述的第一晶圓通過機械卡嵌方式固定于工作平臺表面，即于工作平臺表面成型有定位槽，所述的第一晶圓卡嵌于該定位槽內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法，其特征在于：作用在第二晶圓上的拉力作用位f1臨近邊緣，作用在第二晶圓上的壓力作用位f2遠(yuǎn)離拉力作用位f1，且二者之間距離大于裂縫的長度l。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法，其特征在于：所述的步驟5中，通過紅外檢測或超聲波檢測測量裂縫的尺寸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法，其特征在于：實現(xiàn)該方法的設(shè)備包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種非破壞性測量晶圓鍵合強度的方法及設(shè)備，該方法包括以下步驟：步驟1：將完成鍵合的兩片晶圓放置于工作平臺上，其中，位于下方的第一晶圓固定于工作平臺表面；步驟2：對位于上方的第二晶圓同時在其不同區(qū)域分別施加壓力和拉力；步驟3：第二晶圓在壓力的壓制作用以及拉力作用下與第一晶圓之間產(chǎn)生裂縫；步驟4：待裂縫形成后，向裂縫內(nèi)噴灑水霧或其它液體，令水霧滲入裂縫中；步驟5：測量裂縫的尺寸，并按照公式計算晶圓鍵合強度。本發(fā)明無需使用刀片，從而避免因刀片插入而形成的破壞性量測，避免造成晶圓報廢所導(dǎo)致的成本問題，其提供的非破壞性量測鍵合強度的方法，鍵合強度可以在不破壞晶圓的情況下被準(zhǔn)確的量測，所以在準(zhǔn)確性及成本上都十分有利。

技術(shù)研發(fā)人員：陳樹斌,許煥甦,陳權(quán)斌
受保護的技術(shù)使用者：東莞觸點智能裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10