[发明专利]SOI键合片键合力的检测方法

说明书

本发明公开了一种SOI键合片键合力的检测方法，能够对SOI键合片的键合力进行检测。本发明的测试过程包括待测SOI键合片的制备，超声波扫描显微镜的准备，刀片插入过程，测试过程等四个主要步骤。本发明方法测试过程简单易操作，对测试片损伤较小，得到的图片测试结果易于计算及分析。本发明方法采用超声波扫描显微镜来测量裂纹长度，相对于其他方法操作简便易于实施；本发明方法得到的检测结果更加直观，能得到的是直观的图像和分析，能得到键合面的具体细节特性及缺陷分布，分析与计算更加简便。

技术领域

本发明涉及一种电子器件的功能层的键合强度测试方法，特别是涉及一种制备电子器件的键合片键合力的检测方法，应用于半导体制造和检测技术领域。

背景技术

SOI(Silicon on Insulator)是指绝缘层上的硅。其结构多为以绝缘层为中间层(称为埋层，传统SOI的绝缘层一般为SiO₂)的三明治结构。常用的SOI制备方法有BESOI(Bonding and Etchback SOI)、SIMOX(Separation by Implanted Oxygen)、Smart-cut等。

BESOI通过在硅和二氧化硅或二氧化硅和二氧化硅之间使用键合技术，两个圆片能够紧密键合在一起，并且在中间形成二氧化硅层充当绝缘层。将键合圆片一侧通过腐蚀、研磨减薄到所要求的厚度后得以制成。在键合技术中,键合强度是一个非常重要的参数。它是关系到键合好坏的一个技术指标键合强度小,在加工过程中键合片很有可能会开裂,导致失效只有键合强度大,才能保证产品的成品率和质量。

键合强度测试是表征硅键合片键合质量的重要手段。对于键合强度的测量,现在已有很多种方法,有的是破坏性的,有的是非破坏性的,但是还存在很多问题。数据是在各自不同的工艺条件、试样尺寸和测试仪器下获得的,缺乏通用性和权威性。而且,至今没有一个统一的标准来进行表征,有的方法是用使键合界面开裂所作的功来表征,有的方法是用使键合界面开裂所用的力来表征。

测量表面能最传统的方法是裂纹传播扩散法(俗称刀片插入法)。刀片插入键合面后，由键合片分开部分的弹性力和开裂顶端的键合力相平衡的原理建立方程，从而得到键合片的平均表面能。因此，只要知道硅片的杨氏模量并测量出硅片厚度、刀片厚度和裂纹长度就可计算出键合力。裂纹长度一般用红外透射等方法进行测量，但红外透射能力容易受到限制，存在环境干扰，容易导致误差的出现。

超声波扫描显微镜(C-SAM,C-mode Scanning Acoustic Microscope)是利用超声波脉冲探测样品内部空隙等缺陷的仪器。C-SAM利用纯水当介质传输超声波信号，当信号遇到不同材料的界面时会部分反射及透射，此种反射波或透射波强度会因为材料密度不同而有所差异，进而检验材料内部的缺陷，并依据所接收的信号变化将缺陷成像。但其分辨率不够高，一些过小的缺陷不易被发现，所以只有在满足对应检测精度要求的领域才能适用。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种SOI键合片键合力的检测方法，能够对SOI键合片的键合力进行检测，本发明的测试过程包括待测SOI键合片的制备，超声波扫描显微镜的准备，刀片插入过程，测试过程等四个主要步骤。本发明方法测试过程简单易操作，对测试片损伤较小，得到的图片测试结果易于计算及分析，本发明检测方法相对于其他方法操作简便易于实施。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种SOI键合片键合力的检测方法，通过检测插入SOI键合片的键合界面的刀片所造成的键合片裂纹长度，进而计算得到待测SOI预键合片的键合力，包括如下步骤：

a.待测SOI键合片的准备：