提高鍵合晶圓 TTV 質(zhì)量的方法

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

在半導(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)。

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)。

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。

重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測(cè)）

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）

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）

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。

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。

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。