[发明专利]侦测晶圆键合缺陷的方法和装置

说明书

本发明技术方案公开了一种侦测晶圆键合缺陷的方法和装置，所述方法包括：将第一晶圆和第二晶圆置于晶圆承载盘，所述晶圆承载盘上分布有若干压电元件，所述压电元件内置发射端和接收端；在所述压电元件的发射端输入第一信号；对所述第一晶圆和第二晶圆进行键合；在键合过程中，侦测所述压电元件的接收端输出的第二信号，以检测晶圆键合的缺陷及位置。本发明技术方案可以在键合过程中及时检测晶圆键合缺陷，减小晶圆键合的空洞率和缺陷率，降低晶圆键合后剥离的风险。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺领域，尤其涉及一种侦测晶圆键合缺陷的方法和装置。

背景技术

晶圆键合是指将两片平整的晶圆面对面贴合起来，并施加以一定的压力、温度、电压等外部条件，在原有的两片晶圆间的界面产生原子或分子间的结合力，如共价键、金属键、分子键等，使两片晶圆键合成为一体的技术。在晶圆键合过程中，如何减少键合界面空洞等缺陷的产生是一个长期研究的问题。

现有技术中，在两片晶圆键合后，利用超声检测原理(C-SAM inspection)检测键合的空洞缺陷。然而，如何在晶圆键合过程中及时发现空洞缺陷，以及时调整晶圆键合过程，提高生产良率成为当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明技术方案要解决的技术问题是如何及时检测晶圆键合过程中产生的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种侦测晶圆键合缺陷的方法，包括：将第一晶圆和第二晶圆置于晶圆承载盘，所述晶圆承载盘上分布有若干压电元件，所述压电元件内置发射端和接收端；在所述压电元件的发射端输入第一信号；对所述第一晶圆和第二晶圆进行键合；在键合过程中，侦测所述压电元件的接收端输出的第二信号，以检测晶圆键合的缺陷及位置。

可选的，所述若干压电元件的数量和分布位置与晶圆尺寸和/或检测精确度需求相关。

可选的，所述压电元件均匀分布在所述晶圆承载盘上。

可选的，所述压电元件的数量为9～121。

可选的，所述第一信号为简谐信号、瞬变信号或随机信号。

可选的，所述侦测所述压电元件的接收端输出的第二信号包括：将所述压电元件的接收端输出的第二信号与基准信号对比，所述基准信号为正常键合时接收端输出的信号。

可选的，所述第一晶圆和第二晶圆分别为载片晶圆和器件晶圆，或者，所述第一晶圆和第二晶圆分别为像素晶圆和逻辑晶圆，或者，所述第一晶圆和第二晶圆均为器件晶圆。

为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种侦测晶圆键合缺陷的装置，其特征在于，包括：晶圆承载盘、若干压电元件、信号输入端、控制单元和信号输出端；所述若干压电元件分布在所述晶圆承载盘上，所述压电元件内置发射端和接收端；所述信号输入端通过所述控制单元与所述发射端连接，所述信号输出端与所述接收端连接；所述控制单元用于在键合过程中，控制所述信号输入端向所述发射端输入第一信号。

可选的，所述若干压电元件的数量和分布位置与晶圆尺寸和/或检测精确度需求相关。

可选的，所述压电元件均匀分布在所述晶圆承载盘上。

本发明技术方案通过在晶圆承载盘上放置压电元件，在晶圆键合的过程中，给所述压电元件的发射端输入第一信号，在晶圆键合的过程中因除气现象，会对晶圆产生振动而形成键合波，此时压电元件接收端输出第一信号和键合波叠加后的第二信号。由于除气现象的不稳定会导致键合波不稳定，因此，产生空洞缺陷时的键合波与没有缺陷时的键合波的振动程度不一，藉由压电元件输出的信号异常可以确定缺陷，并根据压电元件的位置可以确定缺陷的位置。