CN103077906B - 硅片共晶键合检测方法 - Google Patents
硅片共晶键合检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103077906B CN103077906B CN201310041875.1A CN201310041875A CN103077906B CN 103077906 B CN103077906 B CN 103077906B CN 201310041875 A CN201310041875 A CN 201310041875A CN 103077906 B CN103077906 B CN 103077906B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heating plate
- bonded
- metal layer
- eutectic bonding
- silicon chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 61
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 title claims abstract description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical group [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N dinuclear copper ion Chemical compound [Cu].[Cu] ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310041875.1A CN103077906B (zh) | 2013-02-01 | 2013-02-01 | 硅片共晶键合检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310041875.1A CN103077906B (zh) | 2013-02-01 | 2013-02-01 | 硅片共晶键合检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103077906A CN103077906A (zh) | 2013-05-01 |
| CN103077906B true CN103077906B (zh) | 2017-02-08 |
Family
ID=48154398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310041875.1A Active CN103077906B (zh) | 2013-02-01 | 2013-02-01 | 硅片共晶键合检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103077906B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104773704B (zh) * | 2014-01-14 | 2016-09-21 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种晶圆接合的检测结构、制备方法以及检测方法 |
| CN103822948B (zh) * | 2014-03-06 | 2016-06-08 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 半导体器件的测试方法 |
| CN112951735B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-11-08 | 微龛(广州)半导体有限公司 | 晶圆键合质量检测方法及系统 |
| CN112768367A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-05-07 | 微龛(广州)半导体有限公司 | Soi晶圆键合质量检测方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1632936A (zh) * | 2004-12-24 | 2005-06-29 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 硅键合片界面缺陷的检测方法 |
| CN2780733Y (zh) * | 2005-04-15 | 2006-05-17 | 华中科技大学 | 一种感应加热封装键合装置 |
| CN101005110A (zh) * | 2007-01-12 | 2007-07-25 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 采用金属键合工艺实现氮化镓发光二极管垂直结构的方法 |
| CN101911272A (zh) * | 2007-11-12 | 2010-12-08 | 赫西和奈普斯有限责任公司 | 用于超声波键合的方法和设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008098384A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Denso Corp | 半導体パッケージの製造装置及び半導体パッケージの製造方法 |
-
2013
- 2013-02-01 CN CN201310041875.1A patent/CN103077906B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1632936A (zh) * | 2004-12-24 | 2005-06-29 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 硅键合片界面缺陷的检测方法 |
| CN2780733Y (zh) * | 2005-04-15 | 2006-05-17 | 华中科技大学 | 一种感应加热封装键合装置 |
| CN101005110A (zh) * | 2007-01-12 | 2007-07-25 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 采用金属键合工艺实现氮化镓发光二极管垂直结构的方法 |
| CN101911272A (zh) * | 2007-11-12 | 2010-12-08 | 赫西和奈普斯有限责任公司 | 用于超声波键合的方法和设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103077906A (zh) | 2013-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103077906B (zh) | 硅片共晶键合检测方法 | |
| US9368376B2 (en) | Mechanical debonding method and system | |
| US9190375B2 (en) | Solder bump reflow by induction heating | |
| US20140112372A1 (en) | Device for measuring a temperature of a power semiconductor | |
| TW201542309A (zh) | 用於將二個載體裝置作共晶結合的方法 | |
| KR20150036331A (ko) | 적층형 히터용 복합 기판 | |
| KR101593833B1 (ko) | 기판 히팅 유닛 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치 | |
| FR3089685B1 (fr) | Procede de realisation d’un detecteur infrarouge et detecteur infrarouge associe | |
| Bex et al. | Thermal compression bonding: understanding heat transfer by in situ measurements and modeling | |
| JP7008348B2 (ja) | ボンディングの際の半導体チップの加熱条件設定方法及び非導電性フィルムの粘度測定方法ならびにボンディング装置 | |
| CN103107069A (zh) | 硅片共晶键合方法 | |
| CN101771023B (zh) | 晶圆级测试结构 | |
| CN104198078A (zh) | 一种快速反应单面双电极玻璃封装ntc热敏电阻及其制作方法 | |
| Lim et al. | High throughput thermo-compression bonding with pre-applied underfill for 3D memory applications | |
| TWI452272B (zh) | Thermopile sensing element | |
| JP2011100901A5 (ja) | 半導体デバイスの製造方法、半導体デバイスの製造方法および基板貼り合せ装置 | |
| CN104891429A (zh) | 一种改善铝锗共晶键合工艺的方法 | |
| TW201230215A (en) | Reflow method | |
| Kwon et al. | Evaluation of BCB bonded and thinned wafer stacks for three-dimensional integration | |
| Jemaa et al. | In situ measurement method for temperature profile optimization during thermocompression bonding process | |
| US9659831B2 (en) | Methods and structures for detecting low strength in an interlayer dielectric structure | |
| CN2780733Y (zh) | 一种感应加热封装键合装置 | |
| CN107293504A (zh) | 键合加热控制装置及其方法 | |
| Lindner et al. | Key enabling processes for more-than-Moore technologies | |
| CN207615930U (zh) | 一种提高焊接系统热均匀性的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING Free format text: FORMER OWNER: HONGLI SEMICONDUCTOR MANUFACTURE CO LTD, SHANGHAI Effective date: 20140504 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140504 Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang hi tech park Zuchongzhi Road No. 1399 Applicant after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation Address before: 201203 Shanghai Guo Shou Jing Road, Pudong New Area Zhangjiang hi tech Park No. 818 Applicant before: Hongli Semiconductor Manufacture Co., Ltd., Shanghai |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |