CN109524321A - 一种键合强度的测量方法及采用该测量方法的键合晶圆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种键合强度的测量方法及采用该测量方法的键合晶圆，该测量方法包括步骤：步骤S1，采用刀片使两片晶圆中间产生缝隙，将刀片的刀头位置记录为初始位置；步骤S2，在键合晶圆的上表面，以初始位置为起点，从键合晶圆的晶边向内依次设置多个测量点；步骤S3，采用距离检测器依次检测各个测量点至预设高度的距离并记录；步骤S4，比较每两个相邻的测量点的距离，并将距离相同的两个测量点中的前一个作为结束位置；步骤S5，将初始位置至结束位置之间的长度定义为缝隙的长度，计算得到键合晶圆的键合强度。本发明键合强度的测量方法，实现了键合强度的简便有效测量，提高测量的准确性；可广泛应用于半导体所有使用bonding的工艺技术中。

Description

一种键合强度的测量方法及采用该测量方法的键合晶圆
技术领域
本发明属于bonding工艺技术领域，涉及一种晶圆键合强度的计算方法，具体涉及一种键合强度的测量方法及采用该测量方法的键合晶圆。
背景技术
BSI工艺中需要将两片晶圆键合在一起，键合时通过高温退火处理将室温下较弱的键合力(范德瓦耳斯力)转化为强度较高的共价键形式，此过程称为bonding。bonding后的键合强度bondstrength可以通过IR穿透方法来测量，采用传统方法进行测量时，通过IR穿透来测量缝隙长度L，然后通过如下公式(a)计算键合强度，公式中各参数意义如图1所示。
传统的测量键合强度的方法为：1)将刀片***到已经键合好的两片晶圆中间，使两片晶圆中间产生缝隙，如图2所示；2)利用红外装置测量缝隙长度L；(3)通过缝隙长度及公式(a)计算键合强度。但在BSI工艺中，键合的晶圆上有金属铜，IR很难穿透，因此导致缝隙长度L测量不准，从而导致键合强度计算不准确。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种简便有效的键合强度bondstrength的测量方法及其应用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种键合强度的测量方法，适用于键合晶圆；包括步骤：
步骤S1，将刀片平行于所述键合晶圆***到所述键合晶圆的两片晶圆中间，使两片晶圆中间产生缝隙，将所述刀片的刀头位置记录为初始位置；
步骤S2，将***所述刀片的所述键合晶圆水平放置，并在所述键合晶圆的上表面，以所述初始位置为起点，从所述键合晶圆的晶边向内依次设置多个测量点；步骤S3，采用一被固定在预设高度的距离检测器依次检测各个所述测量点至所述预设高度的距离并记录；
步骤S4，比较每两个相邻的所述测量点的所述距离，并将所述距离相同的两个所述测量点中的前一个作为结束位置；
步骤S5，将所述初始位置至所述结束位置之间的长度定义为所述缝隙的长度，并根据所述缝隙的长度计算得到所述键合晶圆的键合强度。
进一步地，所述步骤S5中，根据下述公式计算得到所述键合晶圆的键合强度：
其中：
γ用于表示所述键合强度；
E1用于表示所述键合晶圆中上方的所述晶圆的杨氏模量；
E2用于表示所述键合晶圆中下方的所述晶圆的杨氏模量；
t1用于表示所述键合晶圆中上方的所述晶圆的厚度；
t2用于表示所述键合晶圆中下方的所述晶圆的厚度；
L用于表示所述缝隙的长度；
At用于表示晶圆总面积；
Ab用于表示晶圆键合部分面积。
进一步地，所述步骤S1中，将所述刀片***到所述键合晶圆中并固定所述刀片的***深度。
进一步优选地，所述刀片的所述***深度为直到缝隙长度达到最大。
进一步地，所述步骤S2中，每两个相邻的所述测量点之间间隔相等的预设距离不大于1mm。
进一步地，所述步骤S3中，每个所述测量点的距离为所述固定高度至所述测量点的垂直距离。
本发明的第二个方面是提供一种键合晶圆，其采用上述所述键合强度的测量方法。
本发明的第三个方面是提供一种上述所述键合强度的测量方法在bonding工艺中的应用。
进一步地，在所述键合强度bond strength的测量方法在90/65/45nm逻辑芯片和记忆体芯片生产中的应用。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的键合强度的测量方法，实现了键合强度的简便有效测量，提高测量的准确性；解决了现有技术IR无法穿透或穿透能力差的图形片键合强度量测问题；该测量方法可广泛应用于半导体所有使用bonding的工艺技术中，如90/65/45nm逻辑，记忆体等芯片生产。
附图说明
图1为现有测量方法对两晶圆进行测量的原理示意图；
图2为现有测量方法中将刀片***两片晶圆间产生缝隙时两晶圆的状态图；
图3为本发明键合强度的测量方法进行测量时两晶圆的俯视状态图；
图4为本发明键合强度的测量方法进行测量时两晶圆的侧视状态图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
如图3-4所示，本实施例提供一种键合强度的测量方法，适用于键合晶圆；包括步骤：
步骤S1，将刀片平行于所述键合晶圆***到所述键合晶圆的两片晶圆中间，使两片晶圆中间产生缝隙，将所述刀片的刀头位置记录为初始位置；
步骤S2，将***所述刀片的所述键合晶圆水平放置，并在所述键合晶圆的上表面，以所述初始位置为起点，从所述键合晶圆的晶边向内依次设置多个测量点；步骤S3，采用一被固定在预设高度的距离检测器依次检测各个所述测量点至所述预设高度的距离并记录；
步骤S4，比较每两个相邻的所述测量点的所述距离，并将所述距离相同的两个所述测量点中的前一个作为结束位置；
步骤S5，将所述初始位置至所述结束位置之间的长度定义为所述缝隙的长度，并根据所述缝隙的长度计算得到所述键合晶圆的键合强度。
进一步地，所述步骤S5中，根据下述公式计算得到所述键合晶圆的键合强度：
其中：
γ用于表示所述键合强度；
E1用于表示所述键合晶圆中上方的所述晶圆的杨氏模量；
E2用于表示所述键合晶圆中下方的所述晶圆的杨氏模量；
t1用于表示所述键合晶圆中上方的所述晶圆的厚度；
t2用于表示所述键合晶圆中下方的所述晶圆的厚度；
L用于表示所述缝隙的长度；
At用于表示晶圆总面积；
Ab用于表示晶圆键合部分面积。
在一个实施例中，如图3和图4所示，所述步骤S1中，将所述刀片***到所述键合晶圆中并固定所述刀片的***深度。所述刀片的所述***深度为直到缝隙长度达到最大。
在一个实施例中，如图3和图4所示，所述步骤S2中，每两个相邻的所述测量点之间间隔相等的预设距离不大于1mm。
在一个实施例中，如图3和图4所示，所述步骤S3中，每个所述测量点的距离为所述固定高度至所述测量点的垂直距离。
在一个实施例中，所述键合晶圆上含不被红外线(IR)穿透的金属。优选地，所述金属为铜。
作为一个应用实施例，本实施例提供一种键合晶圆，其采用上述所述键合强度的测量方法。
在一个实施例中，该所述键合强度的测量方法在bonding工艺中的应用，优选地，在90/65/45nm逻辑芯片和记忆体芯片生产中的应用，可实现键合强度的简便有效测量，提高测量的准确性。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种键合强度的测量方法，适用于键合晶圆；其特征在于，包括步骤：
步骤S1，将刀片平行于所述键合晶圆***到所述键合晶圆的两片晶圆中间，使两片晶圆中间产生缝隙，将所述刀片的刀头位置记录为初始位置；
步骤S2，将***所述刀片的所述键合晶圆水平放置，并在所述键合晶圆的上表面，以所述初始位置为起点，从所述键合晶圆的晶边向内依次设置多个测量点；
步骤S3，采用一被固定在预设高度的距离检测器依次检测各个所述测量点至所述预设高度的距离并记录；
步骤S4，比较每两个相邻的所述测量点的所述距离，并将所述距离相同的两个所述测量点中的前一个作为结束位置；
步骤S5，将所述初始位置至所述结束位置之间的长度定义为所述缝隙的长度，并根据所述缝隙的长度计算得到所述键合晶圆的键合强度。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤S5中，根据下述公式计算得到所述键合晶圆的键合强度：
其中：
γ用于表示所述键合强度；
E1用于表示所述键合晶圆中上方的所述晶圆的杨氏模量；
E2用于表示所述键合晶圆中下方的所述晶圆的杨氏模量；
t1用于表示所述键合晶圆中上方的所述晶圆的厚度；
t2用于表示所述键合晶圆中下方的所述晶圆的厚度；
L用于表示所述缝隙的长度；
At用于表示晶圆总面积；
Ab用于表示晶圆键合部分面积。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，将所述刀片***到所述键合晶圆中并固定所述刀片的***深度。
4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述刀片的所述***深度为直到缝隙长度达到最大。
5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤S2中，每两个相邻的所述测量点之间间隔相等的预设距离不大于1mm。
6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤S3中，每个所述测量点的距离为所述固定高度至所述测量点的垂直距离。
7.一种键合晶圆，其特征在于，采用如权利要求1-6中任意一项所述的键合强度的测量方法。
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