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提高鍵合晶圓 TTV 質量的方法

jf_18672672 ? 來源:jf_18672672 ? 作者:jf_18672672 ? 2025-05-26 09:24 ? 次閱讀

關鍵詞:鍵合晶圓;TTV 質量;晶圓預處理;鍵合工藝;檢測機制

一、引言

半導體制造領域,鍵合晶圓技術廣泛應用于三維集成、傳感器制造等領域。然而,鍵合過程中諸多因素會導致晶圓總厚度偏差(TTV)增大,影響器件性能與良品率。因此,探索提高鍵合晶圓 TTV 質量的方法,對推動半導體產業發展具有重要意義。

二、提高鍵合晶圓 TTV 質量的方法

2.1 鍵合前晶圓處理

鍵合前對晶圓的處理是提高 TTV 質量的基礎。首先,嚴格把控晶圓表面平整度,采用化學機械拋光(CMP)技術,精確去除晶圓表面的微小凸起與凹陷,使晶圓表面粗糙度達到極低水平,減少因表面不平整導致的鍵合后 TTV 增加 。其次,對晶圓進行清潔處理,利用濕法清洗工藝去除晶圓表面的有機物、金屬離子等雜質,避免雜質在鍵合過程中影響鍵合界面,造成局部應力集中,進而影響 TTV 質量。同時,可對晶圓進行預鍵合處理,通過低溫等離子體活化等方式,改善晶圓表面活性,為高質量鍵合奠定基礎 。

2.2 鍵合工藝優化

鍵合工藝參數對 TTV 質量影響顯著。優化鍵合溫度,根據晶圓材質和鍵合材料特性,確定合適的溫度范圍。溫度過高可能導致晶圓變形,增大 TTV;溫度過低則鍵合強度不足 。合理控制鍵合壓力,均勻且適度的壓力有助于保證鍵合界面的一致性,防止因壓力不均造成晶圓局部變形。此外,優化鍵合時間,避免時間過長或過短,確保鍵合過程充分且穩定,減少因鍵合不充分或過度鍵合帶來的 TTV 問題 。

2.3 鍵合后檢測與調整

建立高效的鍵合后檢測機制是保證 TTV 質量的關鍵。利用高精度光學測量設備,如激光干涉儀,對鍵合晶圓的 TTV 進行快速、準確檢測 。一旦檢測到 TTV 超出允許范圍,可通過局部應力釋放、二次鍵合調整等方式進行修正。例如,對于因局部應力導致 TTV 超標的區域,采用熱處理等方法釋放應力,改善 TTV 質量 。

高通量晶圓測厚系統

高通量晶圓測厚系統以光學相干層析成像原理,可解決晶圓/晶片厚度TTV(Total Thickness Variation,總厚度偏差)、BOW(彎曲度)、WARP(翹曲度),TIR(Total Indicated Reading 總指示讀數,STIR(Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數),LTV(Local Thickness Variation 局部厚度偏差)等這類技術指標。

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高通量晶圓測厚系統,全新采用的第三代可調諧掃頻激光技術,相比傳統上下雙探頭對射掃描方式;可一次性測量所有平面度及厚度參數。

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1,靈活適用更復雜的材料,從輕摻到重摻 P 型硅 (P++),碳化硅,藍寶石,玻璃,鈮酸鋰等晶圓材料。

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重摻型硅(強吸收晶圓的前后表面探測)

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粗糙的晶圓表面,(點掃描的第三代掃頻激光,相比靠光譜探測方案,不易受到光譜中相鄰單位的串擾噪聲影響,因而對測量粗糙表面晶圓)

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低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3);(通過對偏振效應的補償,加強對低反射晶圓表面測量的信噪比)

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絕緣體上硅(SOI)和MEMS,可同時測量多 層 結 構,厚 度 可 從μm級到數百μm 級不等。

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可用于測量各類薄膜厚度,厚度最薄可低至 4 μm ,精度可達1nm。

可調諧掃頻激光的“溫漂”處理能力,體現在極端工作環境中抗干擾能力強,充分提高重復性測量能力。

4,采用第三代高速掃頻可調諧激光器,一改過去傳統SLD寬頻低相干光源的干涉模式,解決了由于相干長度短,而重度依賴“主動式減震平臺”的情況。卓越的抗干擾,實現小型化設計,同時也可兼容匹配EFEM系統實現產線自動化集成測量。

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5,靈活的運動控制方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。

審核編輯 黃宇

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