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提高鍵合晶圓 TTV 質(zhì)量的方法

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

關(guān)鍵詞:鍵合晶圓;TTV 質(zhì)量;晶圓預(yù)處理;鍵合工藝;檢測(cè)機(jī)制

一、引言

半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,鍵合晶圓技術(shù)廣泛應(yīng)用于三維集成、傳感器制造等領(lǐng)域。然而,鍵合過程中諸多因素會(huì)導(dǎo)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(zhì)量的方法,對(duì)推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

二、提高鍵合晶圓 TTV 質(zhì)量的方法

2.1 鍵合前晶圓處理

鍵合前對(duì)晶圓的處理是提高 TTV 質(zhì)量的基礎(chǔ)。首先,嚴(yán)格把控晶圓表面平整度,采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù),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(dá)到極低水平,減少因表面不平整導(dǎo)致的鍵合后 TTV 增加 。其次,對(duì)晶圓進(jìn)行清潔處理,利用濕法清洗工藝去除晶圓表面的有機(jī)物、金屬離子等雜質(zhì),避免雜質(zhì)在鍵合過程中影響鍵合界面,造成局部應(yīng)力集中,進(jìn)而影響 TTV 質(zhì)量。同時(shí),可對(duì)晶圓進(jìn)行預(yù)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(zhì)量鍵合奠定基礎(chǔ) 。

2.2 鍵合工藝優(yōu)化

鍵合工藝參數(shù)對(duì) TTV 質(zhì)量影響顯著。優(yōu)化鍵合溫度,根據(jù)晶圓材質(zhì)和鍵合材料特性,確定合適的溫度范圍。溫度過高可能導(dǎo)致晶圓變形,增大 TTV;溫度過低則鍵合強(qiáng)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(yōu)化鍵合時(shí)間,避免時(shí)間過長(zhǎng)或過短,確保鍵合過程充分且穩(wěn)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(cè)與調(diào)整

建立高效的鍵合后檢測(cè)機(jī)制是保證 TTV 質(zhì)量的關(guān)鍵。利用高精度光學(xué)測(cè)量設(shè)備,如激光干涉儀,對(duì)鍵合晶圓的 TTV 進(jìn)行快速、準(zhǔn)確檢測(cè) 。一旦檢測(cè)到 TTV 超出允許范圍,可通過局部應(yīng)力釋放、二次鍵合調(diào)整等方式進(jìn)行修正。例如,對(duì)于因局部應(yīng)力導(dǎo)致 TTV 超標(biāo)的區(qū)域,采用熱處理等方法釋放應(yīng)力,改善 TTV 質(zhì)量 。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)以光學(xué)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(shù),STIR(Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數(shù)),LTV(Local Thickness Variation 局部厚度偏差)等這類技術(shù)指標(biāo)。

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

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

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重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測(cè))

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粗糙的晶圓表面,(點(diǎn)掃描的第三代掃頻激光,相比靠光譜探測(cè)方案,不易受到光譜中相鄰單位的串?dāng)_噪聲影響,因而對(duì)測(cè)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(duì)偏振效應(yīng)的補(bǔ)償,加強(qiáng)對(duì)低反射晶圓表面測(cè)量的信噪比)

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絕緣體上硅(SOI)和MEMS,可同時(shí)測(cè)量多 層 結(jié) 構(gòu),厚 度 可 從μm級(jí)到數(shù)百μm 級(jí)不等。

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可用于測(cè)量各類薄膜厚度,厚度最薄可低至 4 μm ,精度可達(dá)1nm。

可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力,體現(xiàn)在極端工作環(huán)境中抗干擾能力強(qiáng),充分提高重復(fù)性測(cè)量能力。

4,采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器,一改過去傳統(tǒng)SLD寬頻低相干光源的干涉模式,解決了由于相干長(zhǎng)度短,而重度依賴“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的情況。卓越的抗干擾,實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì),同時(shí)也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線自動(dòng)化集成測(cè)量。

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5,靈活的運(yùn)動(dòng)控制方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測(cè)量。

審核編輯 黃宇

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