CN103077906B - 硅片共晶键合检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅片共晶键合检测方法，包括：在第一加热板上的第一待键合硅片与第二加热板上的第二待键合硅片对齐的情况下，使第一加热板和第二加热板相对挤压并且加热，从而第一待键合硅片的表面上的第一金属层与第二待键合硅片的表面上的第二金属层由于加热加压而相互熔融，同时在所述第一加热板和所述第二加热板之间施加交流信号，并测量第一加热板、第一待键合硅片、第一金属层、第二加热板、第二待键合硅片和第二金属层组成的整体系统的等效阻抗。当所述整体系统的等效阻抗在预定时间内保持不变时，判断硅片共晶键合制程到达终止点。所述等效阻抗包括等效电阻、等效电容的容抗以及等效电感的感抗之一或者它们的任意组合。

Description

硅片共晶键合检测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种硅片共晶键合检测方法。
背景技术
在半导体制造过程中，例如在MEMS，微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems)制造过程中，需要对两个硅片进行共晶键合。
图1示意性地示出了根据现有技术的硅片共晶键合方法。具体地说，如图1所示，在根据现有技术的硅片共晶键合方法中，在第一待键合硅片11的表面沉积(一般物理气相沉积PVD(Physical Vapor Deposition)方法沉积)第一金属层(例如铝膜层)12，在第二待键合硅片21的表面沉积第二金属层(例如锗膜层)22，然后将第一待键合硅片11和第二待键合硅片21分别布置在第一加热板10和第二加热板20上，并且在第一待键合硅片11与第二待键合硅片21对齐的情况下，使第一加热板10和第二加热板20相对挤压并且加热，从而第一待键合硅片11的表面上的第一金属层12与第二待键合硅片21的表面上的第二金属层22由于加热加压而相互熔融，从而第一待键合硅片11与第二待键合硅片21键合在一起。
第一加热板10和第二加热板20的加热温度根据不同金属温度不同(比如铜铜间键合，铝锗键合等不同金属温度不同)，一般不高于500度，不低于300度(300-500之间)。在上述示例中的铝锗键合的情况下，加热温度介于430-480度之间。
当第一待键合硅片11的表面上的第一金属层12与第二待键合硅片21的表面上的第二金属层22紧密熔融之后，制程结束。
但是，因为常规制程不知道什么时候键合结束，目前常规制程只能靠时间来终止制程，也就是说只能靠经验值并且留很大时间余量来减低键合失败的风险。目前常规制程一般将制程时间控制为一小时左右。由此，一方面，即使半小时第一金属层12与第二金属层22已经紧密熔融，还要浪费半小时时间制程才结束，由此浪费了时间和能量。另一方面，即使制程经过了一个小时，仍不能保证制程已经确保第一金属层12与第二金属层22已经紧密熔融。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够检测硅片共晶键合的制程终止点从而避免白白浪费时间和能量并且避免金属空隙等缺陷的存在的硅片共晶键合检测方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种硅片共晶键合检测方法，其包括：在第一加热板上的第一待键合硅片与第二加热板上的第二待键合硅片对齐的情况下，使第一加热板和第二加热板相对挤压并且加热，从而第一待键合硅片的表面上的第一金属层与第二待键合硅片的表面上的第二金属层由于加热加压而相互熔融，同时在所述第一加热板和所述第二加热板之间施加交流信号，并测量第一加热板、第一待键合硅片、第一金属层、第二加热板、第二待键合硅片和第二金属层组成的整体系统的等效阻抗。
优选地，当所述整体系统的等效阻抗在预定时间内保持不变时，判断硅片共晶键合制程到达终止点。
优选地，所述预定时间为5分钟。
优选地，所述等效阻抗包括等效电阻、等效电容的容抗以及等效电感的感抗之一或者它们的任意组合。
优选地，所述第一金属层是铝膜层。
优选地，所述第二金属层是锗膜层。
由此，本发明提供了一种能够检测硅片共晶键合的制程终止点从而避免白白浪费时间和能量并且避免金属空隙等缺陷的存在的硅片共晶键合检测方法。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据现有技术的硅片共晶键合方法。
图2示意性地示出了根据本发明实施例的硅片共晶键合检测方法。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
因为两片晶圆键合的制程只要键合完全(即，第一金属层12与第二金属层22之间没有空隙或其它缺陷)，制程就可以结束了，而此时等效阻抗为恒定值。所以，本发明通过键合过程中系统等效阻抗是否变化来判断制程是否终点，到终点后等效阻抗不再变化是一个恒定值(不同产品这个恒定值不一样，但是最后这个值肯定是稳定的，不会在变化)。
图2示意性地示出了根据本发明实施例的硅片共晶键合检测方法。
具体地说，如图2所示，根据本发明实施例的硅片共晶键合检测方法包括：在第一加热板10上的第一待键合硅片11与第二加热板20上的第二待键合硅片21对齐的情况下，使第一加热板10和第二加热板20相对挤压并且加热，从而第一待键合硅片11的表面上的第一金属层12与第二待键合硅片21的表面上的第二金属层22由于加热加压而相互熔融，同时在所述第一加热板10和所述第二加热板20之间施加交流信号30(如图2的箭头所述)，并测量第一加热板10、第一待键合硅片11、第一金属层12、第二加热板20、第二待键合硅片21和第二金属层22组成的整体系统的等效阻抗。
所述等效阻抗包括等效电阻、等效电容的容抗以及等效电感的感抗之一或者它们的任意组合。
优选地，当所述整体系统的等效阻抗在预定时间(例如，5分钟或者其它任意合适时间)内保持不变时，判断硅片共晶键合制程到达终止点(即，第一金属层12与第二金属层22之间没有空隙或其它缺陷)。
例如，所述第一金属层12是铝膜层。
例如，所述第二金属层22是锗膜层。
实际上，一方面，随着硅片共晶键合制程，整体系统的等效电容随着第一金属层12与第二金属层22的相互熔融，首先会增大然后减小，并最终达到一个恒定电容值。
另一方面，随着硅片共晶键合制程，整体系统的等效电阻随着第一金属层12与第二金属层22的相互熔融而逐渐下降，并且最终达到一个恒定电阻值。由此，通过测量过程中的等效电阻值，还可以判断第一金属层12与第二金属层22的相互熔融的程度。由此，不仅可以判别硅片间是否有键合空隙，还可以判断键合空隙占整个硅片面积比例。
由此，本发明上述实施例提供了一种能够检测硅片共晶键合的制程终止点从而避免白白浪费时间和能量并且避免金属空隙等缺陷的存在的硅片共晶键合检测方法。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种硅片共晶键合检测方法，其特征在于包括：在第一加热板上的第一待键合硅片与第二加热板上的第二待键合硅片对齐的情况下，使第一加热板和第二加热板相对挤压并且加热，从而第一待键合硅片的表面上的第一金属层与第二待键合硅片的表面上的第二金属层由于加热加压而相互熔融，同时在所述第一加热板和所述第二加热板之间施加交流信号，并测量第一加热板、第一待键合硅片、第一金属层、第二加热板、第二待键合硅片和第二金属层组成的整体系统的等效阻抗；当所述整体系统的等效阻抗在预定时间内保持不变时，判断硅片共晶键合制程到达终止点。
2.根据权利要求1所述的硅片共晶键合检测方法，其特征在于，所述预定时间为5分钟。
3.根据权利要求1所述的硅片共晶键合检测方法，其特征在于，所述等效阻抗包括等效电阻、等效电容的容抗以及等效电感的感抗之一或者它们的任意组合。
4.根据权利要求1至3之一所述的硅片共晶键合检测方法，其特征在于，所述第一金属层是铝膜层。
5.根据权利要求1至3之一所述的硅片共晶键合检测方法，其特征在于，所述第二金属层是锗膜层。
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