[发明专利]一种测量键合强度的方法

说明书

本发明提供一种测量键合强度的方法，属于半导体制造技术领域，包括：将一刀片沿键合面嵌入到两个键合晶圆之间，以于两个键合晶圆之间产生缝隙，对刀片进行测量以得到刀片的嵌入深度；将两个键合晶圆水平放置，将一激光束沿刀片中心与键合面中心的连线，从刀片的嵌入方向的对向，沿任意一键合晶圆的表面水平入射，采集激光束在被产生形变的键合晶圆反射前沿键合晶圆表面走过的水平直线距离，根据键合晶圆的直径、嵌入深度以及水平直线距离处理得到缝隙长度；根据公式处理得到键合强度。本发明的有益效果：可以解决IR无法穿透或穿透能力差的图形片(例如有金属布线的图形片)键合强度量测问题，可简便有效的测量，可提高测量的准确性。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种测量键合强度的方法。

背景技术

背照式传感器(Back Side Illumination，BSI)工艺中需要将两片晶圆键合在一起，键合时通过高温退火处理将室温下较弱的键合力(范德瓦耳斯力)转化为强度较高的共价键形式，此过程称为键合(bonding)。

键合后的键合强度(bond strength)可以通过红外线(Infrared Radiation，IR)穿透方法来测量。如图1所示，测量时，首先，将刀片插入到已经键合好的两片晶圆(定义图1中位于上方的晶圆为第一晶圆，位于下方的晶圆为第二晶圆)中间，使两片晶圆中间产生缝隙，然后，利用红外装置通过IR穿透技术测量缝隙长度L，最后，通过缝隙长度及下述公式(1)计算键合强度：

其中，

γ用于表示键合强度；

E1用于表示所述第一晶圆的杨氏模量；

E2用于表示所述第二晶圆的杨氏模量；

t1用于表示所述第一晶圆的厚度；

t2用于表示所述第二晶圆的厚度；

L用于表示所述缝隙的长度；

h1用于表示位于所述缝隙外端且远离所述键合面处，所述第一晶圆的下表面相对于所述键合面的第一距离；

h2用于表示位于所述缝隙外端且远离键合面处，所述第二晶圆的上表面相对于键合面第二距离；

h用于表示位于所述缝隙外端且远离所述键合面处，所述第一晶圆的下表面和所述第二晶圆的上表面之间的距离；

At用于表示所述第一晶圆的面积；

Ab用于表示所述键合面的面积。

但在BSI工艺中，键合的晶圆上有金属铜，IR很难穿透，因此导致缝隙长度L测量不准，从而导致键合强度计算不准确。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明涉及一种测量键合强度的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种测量键合强度的方法，适用于测量两个键合晶圆之间的键合强度，两个所述键合晶圆之间具有一键合面；所述方法包括：

步骤S1、将一刀片沿所述键合面嵌入到两个所述键合晶圆之间，以于两个所述键合晶圆之间产生缝隙，对所述刀片进行测量以得到所述刀片的嵌入深度；

步骤S2、将两个所述键合晶圆水平放置，将一激光束沿刀片中心与键合面中心的连线，从所述刀片的嵌入方向的对向，沿任意一所述键合晶圆的表面水平入射，采集所述激光束在被产生形变的所述键合晶圆反射前沿所述键合晶圆表面走过的水平直线距离，根据所述键合晶圆的直径、所述嵌入深度以及所述水平直线距离处理得到缝隙长度；

步骤S3、根据下述公式处理得到键合强度：