CN116364699A - 偏移检测结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种偏移检测结构及其制备方法。该偏移检测结构中，通过在至少一个衬底的对位区内形成通孔而构成检测通道，该检测通道在对位区穿透至少一个衬底，从而可通过该检测通道识别到第一衬底上的第一对位图形和第二衬底上的第二对位图形，进而检测出第一衬底和第二衬底之间的键合偏移，有效提高了检测效率，并可以对产品进行及时监控，提高产品的质量。

Description

偏移检测结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种偏移检测结构及其制备方法。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，常常需要利用键合工艺将两个或者多个晶圆相互键合，而对于晶圆的键合偏移也是目前普遍存在的问题。尤其是在晶圆键合完成后，键合的晶圆面对面结合，此时难以识别到各个晶圆的键合面上的标记，从而难以检测出键合晶圆之间的偏移状况。因此，急需寻求一种有效的针对键合偏移的检测思路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种偏移检测结构，以解决键合后的衬底难以进行偏移检测的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种偏移检测结构，所述偏移检测结构包括第一对位图形和第二对位图形，所述第一对位图形和所述第二对位图形分别形成在第一衬底的对位区内和第二衬底的对位区内，所述第一衬底和所述第二衬底相互键合。以及，所述偏移检测结构还包括检测通道，所述检测通道包括形成在至少一个衬底的对位区内的通孔，并且在具有所述通孔的衬底上所形成的对位图形还至少部分位于所述通孔的开口范围内。

可选的，所述检测通道还包括检测光透射层，所述检测光透射层形成在至少一个通孔的开口范围内，并且在具有所述检测光透射层的衬底上所形成的对位图形设置在所述检测光透射层上。

可选的，所述检测通道包括形成在所述第一衬底的对位区内的第一通孔和形成在所述第二衬底的对位区内的第二通孔，所述第一对位图形至少部分位于所述第一通孔的开口范围内，所述第二对位图形至少部分位于所述第二通孔的开口范围内。

可选的，所述检测通道还包括第一检测光透射层和第二检测光透射层，所述第一检测光透射层形成在所述第一通孔的开口范围内，所述第一对位图形形成在所述第一检测光透射层上；所述第二检测光透射层形成在所述第二通孔的开口范围内，所述第二对位图形形成在所述第二检测光透射层上。

可选的，所述检测光透射层的宽度尺寸大于所述通孔的开口尺寸，以使所述检测光透射层的侧壁搭接在所述通孔的侧壁上。

可选的，所述检测光透射层的材料包括未掺杂的多晶硅。

可选的，所述检测光透射层形成在所述通孔的端部上；以及，所述检测光透射层包括第一透射层和第二透射层，所述第一透射层覆盖所述第二透射层位于通孔内部的表面而暴露于对应的通孔内，其中所述第一透射层的材料与其所在衬底的材料不同。

可选的，同一投影平面上，所述第一对位图形环绕在所述第二对位图形的外围；或者，所述第二对位图形环绕在所述第一对位图形的外围。

可选的，所述检测光透射层为红外光透射层。

可选的，在具有所述通孔的衬底上，对位图形一部分形成在通孔侧边的衬底上，另一部分横向延伸至所述通孔的开口范围内。

可选的，所述第一衬底为检测光非透射衬底；和/或，所述第二衬底为检测光非透射衬底。

可选的，所述第一衬底为掺杂的多晶硅衬底；和/或，所述第二衬底为掺杂的多晶硅衬底。

本发明还提供了一种偏移检测结构的制备方法，包括：提供第一衬底和第二衬底，在所述第一衬底的至少对位区内形成第一对位图形，在所述第二衬底的至少对位区内形成第二对位图形；执行键合工艺，以将所述第一衬底和所述第二衬底相互键合；其中，在执行所述键合工艺之前或之后，还包括：在至少一个衬底的对位区内形成通孔，并且在具有所述通孔的衬底上所形成的对位图形至少部分位于所述通孔的开口范围内。

可选的，所述制备方法还包括：形成检测光透射层，所述检测光透射层形成在至少一个通孔的开口范围内，并使对应的对位图形形成在所述检测光透射层上。

可选的，所述检测光透射层形成于所在衬底的键合面上，并在执行所述键合工艺之后，从背离衬底的键合面的一侧刻蚀所述衬底并刻蚀停止于所述检测光透射层，以形成所述通孔。

可选的，所述检测光透射层的制备方法包括：在衬底的表面上形成凹槽，并在所述凹槽中形成所述检测光透射层。

可选的，所述检测光透射层的制备方法包括：在所述凹槽的侧壁和底部上形成第一透射层，所述第一透射层的材料不同于所在衬底的材料；以及，在所述第一透射层上形成第二透射层，所述第二透射层填充所述凹槽。

本发明还提供了一种键合偏移的检测方法，包括：提供如上所述的偏移检测结构；通过检测通道识别出第一对位图形和第二对位图形，用于检测出所述第一对位图形和所述第二对位图形的偏移状况。

可选的，利用红外光通过检测通道识别出第一对位图形和第二对位图形。

在本发明提供的偏移检测结构中，通过在至少一个衬底的对位区中形成通孔，用于构成检测通道，通过该检测通道可以穿透至少一个衬底而识别到第一对位图形和第二对位图形，进而检测出第一衬底和第二衬底之间的键合偏移。例如，可利用检测光（例如，红外光等）穿过该检测通道以识别出第一对位图形和第二对位图形，如此即可实现光学检测键合偏移的目的，克服了检测光难以穿透衬底（例如，低阻衬底）而难以进行光学检测的问题。即，本发明提供的偏移检测结构，在实际应用中可适用于光学检测（例如，红外检测），实现光学检测键合偏移，有效提高了检测效率，并可以对产品进行及时监控，提高产品的质量。

附图说明

图1为本发明一实施例中的偏移检测结构的示意图。

图2为本发明一实施例中的偏移检测结构中的对位标记的结构示意图。

图3-图8为本发明一实施例中的偏移检测结构在其制备过程中的结构示意图。

其中，附图标记如下：100-第一衬底；100A-第一通孔；100B-凹槽；110-第一键合环；200-第二衬底；210-第二键合环；300-第一检测光透射层；310-第一透射层；320-第二透射层；410-第一对位图形；420-第二对位图形。

具体实施方式

承如背景技术所述，目前针对键合后的衬底难以进行标记识别，因此难以针对键合后的衬底进行偏移检测。为此，本发明提供了一种偏移检测的新思路，其通过对相互键合的其中至少一个衬底进行优化，以在至少一个衬底内形成通孔而构成检测通道，通过该检测通道能够穿透相互键合的至少一个衬底，从而可以识别到不同衬底上的标记，实现对相互键合的衬底进行有效的偏移检测。

具体来说，本发明的一实施例中提供的一种偏移检测结构，其包括第一对位图形和第二对位图形，第一对位图形和第二对位图形分别形成在第一衬底的对位区内和第二衬底的对位区内，第一衬底和第二衬底相互键合；以及，该偏移检测结构还包括检测通道，该检测通道包括形成在至少一个衬底的对位区内的通孔，并且形成在具有通孔的衬底上的对位图形还至少部分位于该通孔的开口范围内。因此，针对具有通孔的衬底而言，其中的通孔可用于构成检测通道，从而能够穿透对应的衬底，识别到第一衬底上的第一对位图形和第二衬底上的第二对位图形，实现了键合偏移的有效检测。在实际应用中，本发明提供的偏移检测结构能够适用于光学检测（例如，可适用于红外检测），大大提高了检测效率和检测精度。

进一步的，本发明的一实施例中还提供了一种偏移检测结构的制备方法，其包括：提供第一衬底和第二衬底，在所述第一衬底的至少对位区内形成第一对位图形，在所述第二衬底的至少对位区内形成第二对位图形；执行键合工艺，以将所述第一衬底和所述第二衬底相互键合。其中，在执行所述键合工艺之前或之后，还包括：在至少一个衬底的对位区内形成通孔，并且在具有所述通孔的衬底上所形成的对位图形至少部分位于所述通孔的开口范围内。

基于如上所述的偏移检测结构，本发明的一实施例中还提供了一种键合偏移的检测方法，包括：通过检测通道识别出第一对位图形和第二对位图形，用于检测出所述第一对位图形和所述第二对位图形的偏移状况。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的偏移检测结构及其制备方法、键合偏移的检测方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。应当认识到，附图中所示的诸如“上方”，“下方”，“顶部”，“底部”，“上方”和“下方”之类的相对术语可用于描述彼此之间的各种元件的关系。这些相对术语旨在涵盖除附图中描绘的取向之外的元件的不同取向。例如，如果装置相对于附图中的视图是倒置的，则例如描述为在另一元件“上方”的元件现在将在该元件下方。

图1为本发明一实施例中的偏移检测结构的示意图，图2为本发明一实施例中的偏移检测结构的对位标记的结构示意图。如图1和图2所示，本实施例提供的偏移检测结构包括：第一对位图形410和第二对位图形420，第一对位图形410形成在第一衬底100的对位区内，第二对位图形420形成在第二衬底200的对位区内，该第一衬底100和第二衬底200相互键合。

在第一衬底100和第二衬底200相互键合时，第一对位图形410和第二对位图形420组合形成对位标记，通过对位标记中第一对位图形410和第二对位图形420的对位状况（例如，第一对位图形410和第二对位图形420之间的偏移情况），判断出第一衬底100和第二衬底200的偏移状况。具体而言，第一对位图形410和第二对位图形420在理想状态下（即，没有偏移的情况下），第一对位图形410和第二对位图形420之间具有理论距离，因此在实际应用中，可根据第一对位图形410和第二对位图形420之间的实际距离相对于理论距离的偏差，而判断出第一对位图形410和第二对位图形420之间的偏移情况。

进一步的，该偏移检测结构还包括检测通道（本实施例中的检测通道包括第一通孔100A和第一检测光透射层300），该检测通道至少在对位区内贯穿至少一个衬底，从而可通过该检测通道穿透至少一个衬底。具体的，该检测通道包括形成在至少一个衬底的对位区内的通孔，并且在具有通孔的衬底上所形成的对位图形还至少部分位于该通孔的开口范围内。即，通过检测通道可穿透至少一个衬底，从而识别出第一对位图形410和第二对位图形420。

在实际应用中，可利用显微镜等设备通过该检测通道识别出第一对位图形410和第二对位图形420。在一示例中，还可利用检测光进行标记识别，具体的，可使检测光通过该检测通道而穿透至少一个衬底，进而照射至第一衬底100上的第一对位图形410和第二衬底200上的第二对位图形420，从而识别出该对位标记。其中，第一对位图形410和第二对位图形420例如可以在检测光的照射下反射光线，通过获取该反射光线即能够得到第一对位图形410和第二对位图形420的图像显示。具体示例中，第一对位图形410和第二对位图形420的材料不同于第一衬底100和第二衬底200的衬底材料，以使得第一对位图形410和第二对位图形420对检测光的反射率区别于第一衬底100和第二衬底200对检测光的反射率。举例而言，第一对位图形410和第二对位图形420可以采用金属材料，该金属材料例如包括铝、铜和锗中的至少一种。

进一步的，检测通道可包括形成在第一衬底100的对位区内的第一通孔100A，并使第一对位图形410至少部分位于第一通孔100A的开口范围内。可选的，该检测通道还可包括形成在第二衬底200的对位区内的第二通孔，并使第二对位图形420至少部分位于第二通孔的开口范围内。或者，仅在第二衬底200的对位区内形成有第二通孔，并使第二对位图形420至少部分位于第二通孔的开口范围内。

本实施例中，以在第一衬底100的对位区内形成有第一通孔100A为例进行说明，此时在进行偏移检测时，可使检测光穿透检测通道中的第一通孔100A而识别出对位标记。

可选的方案中，该检测通道还包括检测光透射层，检测光透射层具体形成在至少一个通孔的开口范围内，并且在具有检测光透射层的衬底上所形成的对位图形设置在该检测光透射层上。例如，本实施例中，在第一衬底100内形成有第一通孔100A，此时在第一衬底100上还可形成有第一检测光透射层300，该第一检测光透射层300形成在第一通孔100A的开口范围内，第一对位图形410形成在第一检测光透射层300上。以及，其他示例中，在第二衬底200内可形成有第二通孔，此时在第二衬底200上还可形成有第二检测光透射层，该第二检测光透射层形成在第二通孔的开口范围内，第二对位图形420形成在第二检测光透射层上。

进一步的，第一衬底100具体为检测光非透射衬底，即，检测光难以穿透第一衬底100。一示例中，第一衬底100例如为低阻衬底（例如，电阻率小于等于0.003ohm.cm），更具体的，第一衬底100例如为掺杂的多晶硅衬底，该掺杂的多晶硅衬底的掺杂浓度例如大于等于1E21cm^-3，对于该第一衬底100例如可构成红外光非透射层。以及，具体示例中，检测光透射层可以为中高阻材料层（例如，该检测光透射层的电阻率大于等于0.01ohm.com），更具体的，该检测光透射层的材料例如包括未掺杂的多晶硅材料、氧化材料等，本实施例中的检测光透射层例如为红外光透射层，从而可允许红外光穿透。因此，该检测通道相当于是，去除了衬底在对位区内的检测光非透射材料，并至少在对位区内形成有检测光透射层，从而在该衬底内形成了检测通道，使得检测光（例如，红外光）可以在对位区内穿透衬底。

在进行光学检测时，检测光可以通过通孔和检测光透射层穿透第一衬底100和/或第二衬底200，从而捕捉到对位标记。其中，所采用的检测光例如包括红外光，此时该检测光透射层具体为红外光透射层，从而可允许红外光穿透。

本实施例中，针对形成有通孔的衬底而言，可进一步在该通孔的端部上形成检测光透射层，并使对应的对位图形可设置在该检测光透射层，提高该对位图形在对应衬底上稳固性，并且基于检测光透射层提供的承载下，也可使得对位标记的图形设置更加灵活。

例如参考图2中示意出的一种对位标记，第一对位图形410和第二对位图形420投影至同一平面上时，第一对位图形410环绕在第二对位图形420的外围。具体而言，第一对位图形410可以呈环状结构，第二对位图形420设置第一对位图形410的环状结构内部的镂空区。本实施例中，第一对位图形410内部的镂空区形状与第二对位图形420的形状相匹配，例如图2中，第二对位图形420呈现十字形状，则第一对位图形410内部的镂空区形状相应的呈十字形状。当然，其他示例中，第二对位图形420还可以是其他形状，例如为圆形、方形或者多边形等，此时第一对位图形410内部的镂空区形状相应的呈圆形、方形或者多边形。

此外，本实施例中以第一对位图形410环绕在第二对位图形420的外围为例进行说明。但是其他示例中，可以使第二对位图形420环绕在第一对位图形410的外围，即，其他示例中第一对位图形410例如为十字形、圆形、方形或者多边形等，第二对位图形420内部的镂空区形状相应的呈圆形、方形或者多边形。

需要说明的是，在对位标记中，通过使第二对位图形420环绕在第一对位图形410的外围，或者使第一对位图形410环绕在第二对位图形420的外围，从而可以在多方向上得到第一对位图形410和第二对位图形420之间的偏移方向和偏移量，进而判断出第一衬底100和第二衬底200之间的偏移方向和偏移量。具体的，可根据第一对位图形410和第二对位图形420沿着第一方向（X方向）之间的实际间距D1，判断第一衬底100和第二衬底200在第一方向（X方向）上的偏移状况；同样的，可根据第一对位图形410和第二对位图形420沿着第二方向（Y方向）之间的实际间距D2，判断第一衬底100和第二衬底200在第二方向（Y方向）上的偏移状况。

具体示例中，第一对位图形410可以形成在第一衬底100的键合面上，第二对位图形420可以形成在第二衬底200的键合面上，此时检测光通过第一衬底100背离键合面的一侧照射，并可以穿透第一衬底100而捕捉到键合面上第一对位图形410，同时捕捉到第二衬底200键合面上的第二对位图形420。另一示例中，第一对位图形410可以形成在第一衬底100背离键合面的表面上，第二对位图形420形成在第二衬底200的键合面上，此时检测光捕捉到第一对位图形410，并通过检测通道进一步穿透第一衬底100，进而捕捉到第二衬底200的键合面上的第二对位图形420。本实施例中，以第一对位图形410形成在第一衬底100的键合面上为例进行说明，因此在第一通孔100A靠近键合面的开口位置形成有第一检测光透射层300，第一对位图形410形成在第一检测光透射层300上。

继续参考图1所示，检测光透射层（例如第一检测光透射层300）的形成范围可以大于等于对位区的范围，从而可完全覆盖对比标记；同样的，通孔（例如第一通孔100A）的开口范围也可以大于等于对位区的范围，以完全覆盖对比标记。具体示例中，检测光透射层（例如第一检测光透射层300）的宽度尺寸可进一步大于通孔（例如第一通孔100A）的开口尺寸，以使得检测光透射层（例如第一检测光透射层300）的侧壁能够搭接在通孔（例如第一通孔100A）的侧壁上，提高检测光透射层（例如第一检测光透射层300）的稳固性。其中，检测光透射层沿着衬底的厚度方向的截面形状可以为梯形或者方形，并使检测光透射层的底部暴露在对应的通孔内。本实施例中，第一检测光透射层300沿着第一衬底100的厚度方向的截面形状为梯形，并且第一检测光透射层300的倾斜侧壁超出第一通孔100A的开口范围而搭载在第一衬底100上。

进一步的，检测光透射层（例如第一检测光透射层300）可内嵌至所在的衬底内，并使检测光透射层对应于键合面的表面和衬底的键合面齐平。例如本实施例中，第一检测光透射层300对应于键合面的表面和第一衬底100的键合面齐平，避免了第一对位图形410的高度被第一检测光透射层300过度抬高。以及，可以在衬底上利用同一道工艺在衬底的键合面上同时形成键合环和对位图形，并使对位图形和键合环的高度一致或者接近一致。例如，本实施例中，在第一衬底100上利用同一道工艺在第一衬底100的键合面上同时形成第一键合环110和第一对位图形410，并可使第一对位图形410和第一键合环110的高度一致或者接近一致。

可选的方案中，检测光透射层包括第一透射层310和第二透射层320，即，第一检测光透射层300相应的包括第一透射层310和第二透射层320，第一透射层310覆盖第二透射层320位于通孔内部的表面而暴露于对应的通孔内。其中，第一透射层310的材料和第一衬底100的材料不同，例如，第一透射层310的材料包括氧化硅和/或氮化硅等，第一衬底100的材料包括掺杂的多晶硅。第二透射层320的材料可不做限制，只要能够是实现检测光透射即可，例如第二透射层320可以采用未掺杂的多晶硅。

继续参考图1所示，在第一衬底100的键合面上还形成有第一键合环110，在第二衬底200的键合面上还形成有第二键合环210，执行键合工艺时第一键合环110和第二键合210环相互键合，以实现第一衬底100和第二衬底200相互键合。其中，可基于金属键合实现第一键合环110和第二键合环210之间的键合连接，例如，第一键合环110和第二键合环210中其中一个键合环的材料包括铝和/或铜，另一个键合环的材料包括锗。

本实施例中，对位标记可设置在键合环的内侧，因此检测通道相应的位于键合环的环绕范围内，此时通过在通孔的端部位置设置检测光透射层还可以密封通孔的开口，进而确保键合环所环绕出的空间的密封性能。当然，在其他示例中，该对位标记也可设置在键合环的外侧。

需要说明的是，上述示例中是以第一对位图形410形成在第一衬底100的键合面上（此时，第一检测光透射层300相应的形成在第一衬底100的键合面上）为例进行说明；然而应当认识到，其他实施例中的第一对位图形410还可以形成在第一衬底100背离键合面的表面上，即，第一检测光透射层300形成在第一衬底100背离键合面的表面上。

此外，第二对位图形420也可以形成在第二衬底200背离键合面的表面上，此时同样可以在第二衬底200的对位区内形成第二通孔，以使得检测通道能够穿透第二衬底200；尤其是，当第二衬底200也为检测光非透射衬底（例如，第二衬底200和第一衬底100的参数相同），并需要将第二对位图形420形成在第二衬底200背离键合面的表面上时，通过检测通道即可实现第二对位图形420的图像捕捉。即，在第二衬底200的至少对位区内形成第二通孔，以及也可以在第二通孔的端部形成第二检测光透射层，以及将第二对位图形420形成在第二检测光透射层上，从而使检测光能够穿透第二衬底200内的第二通孔和第二检测光透射层而识别到第二对位图形420。针对在第二衬底200的对位区上的第二通孔和第二检测光透射层，可参考在第一衬底100的对位区内的第一通孔100A和第一检测光透射层300，此处不再赘述。

当然，即使将第二对位图形420设置在第二衬底200的键合面上，也仍然可以在第二衬底200内形成第二通孔和第二检测光透射层，如此一来，在采集对位标记的反射光线时即可减少第二衬底200的反射光线的影响，提高对位标记的图像显示效果。

还需要说明的是，上述示例中，在通孔的开口范围内形成有检测光透射层，并将对应的对位图形设置在检测光透射层上。然而其他示例中，也可不设置检测光透射层，此时可使对位图形一部分形成在通孔侧边的衬底上，另一部分横向延伸至通孔的开口范围内，可以认为，对位图形中位于通孔的开口范围内的部分可以被识别出而构成有效图形。

针对如上所述的偏移检测结构，下面对其制备方法进行说明。具体的，该偏移检测结构的制备方法包括：提供第一衬底100和第二衬底200，在第一衬底100的至少对位区内形成第一对位图形410，在第二衬底200的至少对位区内形成第二对位图形420；接着，执行键合工艺，以将第一衬底100和第二衬底200相互键合。其中，在执行所述键合工艺之前或之后，还包括：至少一个衬底的对位区内形成通孔，并且在具有通孔的衬底上所形成的对位图形至少部分位于通孔的开口范围内。如此，以使得衬底的至少对位区内的衬底材料（例如为检测光非透射材料）被去除，（可选的，还可替代为检测光透射材料），从而形成了检测通道，有利于检测光穿透衬底，而识别到对位区内的第一对位图形410和第二对位图形420，进而检测出第一衬底100和第二衬底200之间的键合偏差。

进一步的方案中，该制备方法还包括形成检测光透射层，该检测光透射层形成在至少一个通孔的开口范围内，并使对应的对位图形形成在所述检测光透射层上。具体示例中，该检测光透射层例如为红外光透射层，其允许红外光穿透。

下面结合图3 -图8对该偏移检测结构的制备方法的其中一种实施例进行详细说明。该实施例中，在第一衬底100内形成有第一通孔100A，并可形成第一检测光透射层300在第一通孔100A的开口范围内，以及将第一对位图形410形成在第一检测光透射层300上，其中第一检测光透射层300形成在第一衬底100的键合面。

首先，提供检测光非透射的第一衬底100，第一衬底100具体可以为低阻衬底，例如高掺杂的多晶硅衬底。该第一衬底100可进一步为红外光非透射衬底。

接着，具体参考图3和图4所示，在该第一衬底100上形成第一检测光透射层300。本实施例中，使第一检测光透射层300内嵌在第一衬底100内，并形成在第一衬底100的键合面上。具体的，该第一检测光透射层300的制备方法包括：在第一衬底100的表面上形成凹槽100B，并在凹槽100B中形成第一检测光透射层300。更具体的，在凹槽100B中形成第一检测光透射层300的方法进一步包括：在凹槽100B的侧壁和底部上形成第一透射层310，并在第一透射层310上形成第二透射层320，第二透射层320还填充凹槽100B。

其中，第一透射层310的材料不同于第一衬底100的材料，用于在后续刻蚀第一衬底100以形成第一通孔100A时作为刻蚀阻挡，避免第一检测光透射层300被大量消耗，例如，第一透射层310的材料可包括氧化硅和/或氮化硅等。以及，第二透射层320具体可以为高阻材料层，从而可允许检测光透射，例如，第二透射层320的材料可包括未掺杂的多晶硅。

具体示例中，第一检测光透射层300的制备过程具体为：1）沉积第一透射层在第一衬底100上，第一透射层310覆盖凹槽100B的内壁和第一衬底100的表面；2）沉积第二透射层的种子层（图中未示出），并去除种子层中位于凹槽100B之外的部分而保留凹槽100B内的种子层，具体可采用化学机械研磨工艺去除种子层中位于凹槽100B之外的部分，并可研磨停止在第一透射层310上；3）执行外延工艺，以基于凹槽100B内的种子层在凹槽100B内外延生长第二透射层320（例如，外延生长未掺杂的多晶硅层）；4）可再次利用研磨工艺去除第一透射层310中位于凹槽100B之外的部分而保留凹槽100B内的第一透射层310，从而形成位于凹槽100B内的第一检测光透射层300。

接着，参考图5所示，在第一检测光透射层300上形成第一对位图形410。本实施例中，第一对位图形410形成在第一衬底100的键合面上，因此可以在第一衬底100的键合面上同时形成第一对位图形410和第一键合环110。其中，第一对位图形410和第一键合环110的材料相同，例如均包括铝和/或铜等。

此外，在实际应用中通常会在器件的制备过程中，同步形成检测结构，从而可利用该检测结构监控所制备出的器件性能。本实施例中，以制备MEMS器件为例，所述MEMS器件可具体为惯性传感器等，即，可以在制备MEMS器件的过程中形成偏移检测结构，其中，第一衬底100例如用于构成MEMS器件的盖板，第二衬底200上例如可形成有微机械结构（例如，梳齿结构）等。基于此，则在第一衬底100上还可形成有空腔等结构。

接着，参考图6所示，提供第二衬底200，并在第二衬底200的对位区形成第二对位图形420。应当认识到，第二衬底200也可以是检测光非透射衬底，其同样可以是低阻衬底，例如掺杂的多晶硅衬底。

本实施例中，第二对位图形420形成在第二衬底200的键合面上。此时，同样可以同时在第二衬底200的键合面上同时形成第二对位图形420和第二键合环220，第二对位图形420和第二键合环210的材料相同，例如均包括锗等。

如上所述，该示例中以制备MEMS器件为例，并在第二衬底200上例如可形成有微机械结构（例如，梳齿结构）等。

接着，参考图7所示，执行键合工艺，以使第一键合环110和第二键合环210相互键合，进而键合第一衬底100和第二衬底200。如此，以形成MEMS器件的，并且对位区内的第一对位图形410和第二对位图形420位置对应而形成对位标记，该对位标记中第一对位图形410和第二对位图形420的偏移状况即反映出了MEMS器件中的盖板和微机械结构之间的偏移状况。

接着，参考图8所示，在执行键合工艺之后，从第一衬底100背离键合面的一侧刻蚀第一衬底100并刻蚀停止于第一检测光透射层300，以形成第一通孔100A在第一衬底100内。具体而言，第一检测光透射层300中的第一透射层310的材料不同于第一衬底100的材料，因此可作为刻蚀阻挡层，确保所形成的第一通孔100A暴露出第一检测光透射层300，同时避免第一检测光透射层300被大量消耗。

需要说明的是，在图3-图8所示的示例中，是在执行键合工艺之后刻蚀第一衬底100以形成第一通孔100A；当然，在其他示例中也可以在执行键合工艺之前优先刻蚀第一衬底100以形成第一通孔100A。

本实施例中，检测通道穿透第一衬底100；或者，其他示例中，检测通道可依次穿透第一衬底100和第二衬底200，而在第二衬底200上制备第二通孔和第二检测光透射层的方法，可参考在第一衬底100上制备第一通孔100A和第一检测光透射层300的方法，此处不再赘述。

通过如上所述的制备方法，即可在制备器件的过程中，同时在对位区内形成包含第一对位图形410和第二对位图形420的对位标记，并且在第一衬底100和/或第二衬底200内还形成有检测通道，以提供识别对位标记的通道，实现了键合偏移的有效检测，进而可对制备出的器件性能进行监控。

具体的，针对键合偏移的检测方法可包括：首先，提供如上所述的偏移检测结构；接着，通过检测通道识别出第一对位图形410和第二对位图形420，该第一对位图形410和第二对位图形420例如图2所示；之后，即可根据识别到的对位标记，判断第一对位图形410和第二对位图形420的偏移状况，进而检测出的第一衬底100和第二衬底200之间的键合偏差。

以图2为例，可以根据第一对位图形410和第二对位图形420在第一方向（X方向）上的偏移方向和偏移量，判断出第一衬底100和第二衬底200在第一方向上是否存在偏移及其偏移量；同样的，可以根据第一对位图形410和第二对位图形420在第二方向（Y方向）上的偏移方向和偏移量，判断出第一衬底100和第二衬底200在第二方向上是否存在偏移及其偏移量。

其中，识别出第一对位图形410和第二对位图形420的方法例如为：利用检测光照射至第一对位图形410和第二对位图形420，第一对位图形410和第二对位图形420进一步反射光线，此时例如可利用光学显微镜等光线采集装置接收反射回的光线，从而显示出对位标记的图像。具体示例中，可利用红外光照射至第一对位图形410和第二对位图形420，并可利红外采集装置接收反射回的光线，从而显示出对位标记的图像。

此外，如上所述，本实施例提供的偏移检测结构中，其第一对位图形410可以形成在第一衬底100的键合面上，也可以形成在第一衬底100背离键合面的表面上；以及，第二对位图形420可以形成在第二衬底200的键合面上，也可以形成在第二衬底200背离键合面的表面上。

针对第一对位图形410形成在第一衬底100的键合面上，第二对位图形420形成在第二衬底200的键合面上的情况，此时检测光穿透第一衬底100内的检测通道（具体的，检测光依次穿透第一通孔100A和第一检测光透射层300），进而照射至第一对位图形410和第二对位图形420；之后，由第一对位图形410和第二对位图形420反射回的光线可再次通过检测通道而被采集，以得到对位标记的图像显示。

针对第一对位图形410形成在第一衬底100背离键合面的表面上，第二对位图形420形成在第二衬底200的键合面上的情况，此时检测光优先照射至第一对位图形410，接着穿透第一衬底100内的检测通道（具体的，检测光依次穿透第一检测光透射层300和第一通孔100A），进而照射至第二对位图形420，由此获取对位标记的图像显示。

针对第一对位图形410形成在第一衬底100背离键合面的表面上，第二对位图形420形成在第二衬底200背离键合面的表面上的情况，此时检测光优先照射至第一对位图形410，接着穿透第一衬底100内的检测通道（具体的，检测光依次穿透第一检测光透射层300和第一通孔100A）；之后，再穿透第二衬底200内的检测通道（具体的，检测光依次穿透第二通孔和第二检测光透射层），从而可照射至第二对位图形420，由此获取对位标记的图像显示。

针对第一对位图形410形成在第一衬底100的键合面上，第二对位图形420形成在第二衬底200背离键合面的表面上的情况，此时检测光穿透第一衬底100内的检测通道（具体的，检测光依次穿透第一通孔100A和第一检测光透射层300），以照射至第一对位图形410；接着，检测光再穿透第二衬底200内的检测通道（具体的，检测光依次穿透第二通孔和第二检测光透射层），从而可照射至第二对位图形420，由此获取对位标记的图像显示。

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。

还应当理解的是，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。此外还应该认识到，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

Claims (19)

1.一种偏移检测结构，其特征在于，所述偏移检测结构包括第一对位图形和第二对位图形，所述第一对位图形和所述第二对位图形分别形成在第一衬底的对位区内和第二衬底的对位区内，所述第一衬底和所述第二衬底相互键合；

以及，所述偏移检测结构还包括检测通道，所述检测通道包括形成在至少一个衬底的对位区内的通孔，并且在具有所述通孔的衬底上所形成的对位图形还至少部分位于所述通孔的开口范围内。

2.如权利要求1所述的偏移检测结构，其特征在于，所述检测通道还包括检测光透射层，所述检测光透射层形成在至少一个通孔的开口范围内，并且在具有所述检测光透射层的衬底上所形成的对位图形设置在所述检测光透射层上。

3.如权利要求1或2所述的偏移检测结构，其特征在于，所述检测通道包括形成在所述第一衬底的对位区内的第一通孔和形成在所述第二衬底的对位区内的第二通孔，所述第一对位图形至少部分位于所述第一通孔的开口范围内，所述第二对位图形至少部分位于所述第二通孔的开口范围内。

4.如权利要求3所述的偏移检测结构，其特征在于，所述检测通道还包括第一检测光透射层和第二检测光透射层，所述第一检测光透射层形成在所述第一通孔的开口范围内，所述第一对位图形形成在所述第一检测光透射层上；所述第二检测光透射层形成在所述第二通孔的开口范围内，所述第二对位图形形成在所述第二检测光透射层上。

5.如权利要求2所述的偏移检测结构，其特征在于，所述检测光透射层的宽度尺寸大于所述通孔的开口尺寸，以使所述检测光透射层的侧壁搭接在所述通孔的侧壁上。

6.如权利要求2所述的偏移检测结构，其特征在于，所述检测光透射层的材料包括未掺杂的多晶硅。

7.如权利要求2所述的偏移检测结构，其特征在于，所述检测光透射层形成在所述通孔的端部上；

以及，所述检测光透射层包括第一透射层和第二透射层，所述第一透射层覆盖所述第二透射层位于通孔内部的表面而暴露于对应的通孔内，其中所述第一透射层的材料与其所在衬底的材料不同。

8.如权利要求2所述的偏移检测结构，其特征在于，同一投影平面上，所述第一对位图形环绕在所述第二对位图形的外围；或者，所述第二对位图形环绕在所述第一对位图形的外围。

9.如权利要求2所述的偏移检测结构，其特征在于，所述检测光透射层为红外光透射层。

10.如权利要求1所述的偏移检测结构，其特征在于，在具有所述通孔的衬底上，对位图形一部分形成在通孔侧边的衬底上，另一部分横向延伸至所述通孔的开口范围内。

11.如权利要求1 所述的偏移检测结构，其特征在于，所述第一衬底为检测光非透射衬底；和/或，所述第二衬底为检测光非透射衬底。

12.如权利要求11所述的偏移检测结构，其特征在于，所述第一衬底为掺杂的多晶硅衬底；和/或，所述第二衬底为掺杂的多晶硅衬底。

13.一种偏移检测结构的制备方法，其特征在于，包括：

提供第一衬底和第二衬底，在所述第一衬底的至少对位区内形成第一对位图形，在所述第二衬底的至少对位区内形成第二对位图形；

执行键合工艺，以将所述第一衬底和所述第二衬底相互键合；

其中，在执行所述键合工艺之前或之后，还包括：在至少一个衬底的对位区内形成通孔，并且在具有所述通孔的衬底上所形成的对位图形至少部分位于所述通孔的开口范围内。

14.如权利要求13所述的偏移检测结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：形成检测光透射层，所述检测光透射层形成在至少一个通孔的开口范围内，并使对应的对位图形形成在所述检测光透射层上。

15.如权利要求14所述的偏移检测结构的制备方法，其特征在于，所述检测光透射层形成于所在衬底的键合面上，并在执行所述键合工艺之后，从背离衬底的键合面的一侧刻蚀所述衬底并刻蚀停止于所述检测光透射层，以形成所述通孔。

16.如权利要求14所述的偏移检测结构的制备方法，其特征在于，所述检测光透射层的制备方法包括：在衬底的表面上形成凹槽，并在所述凹槽中形成所述检测光透射层。

17.如权利要求16所述的偏移检测结构的制备方法，其特征在于，所述检测光透射层的制备方法包括：在所述凹槽的侧壁和底部上形成第一透射层，所述第一透射层的材料不同于所在衬底的材料；以及，在所述第一透射层上形成第二透射层，所述第二透射层填充所述凹槽。

18.一种键合偏移的检测方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1-12任一项所述的偏移检测结构；

通过检测通道识别出第一对位图形和第二对位图形，用于检测出所述第一对位图形和所述第二对位图形的偏移状况。

19.如权利要求18所述的键合偏移的检测方法，其特征在于，利用红外光通过检测通道识别出第一对位图形和第二对位图形。

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