[發(fā)明專利]一種鍵合對準(zhǔn)精度的檢測方法和半導(dǎo)體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611187333.5
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN108206142B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程晉廣;陳福成;施林波
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L23/544
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發(fā)明提供一種鍵合對準(zhǔn)精度的檢測方法和半導(dǎo)體器件，涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。包括：提供第一器件晶圓，在所述第一器件晶圓上形成第一對準(zhǔn)標(biāo)記，所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀為環(huán)形；提供第二器件晶圓，在所述第二器件晶圓上形成第二對準(zhǔn)標(biāo)記；形成介質(zhì)層以覆蓋所述第二器件晶圓形成有所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記的面，并且所述介質(zhì)層的表面與所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記的表面齊平；在所述介質(zhì)層上形成圍繞所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記的虛擬鍵合層；將所述第一器件晶圓和所述第二器件晶圓進(jìn)行鍵合，第一對準(zhǔn)標(biāo)記和虛擬鍵合層相對準(zhǔn)并鍵合，第二對準(zhǔn)標(biāo)記與第一對準(zhǔn)標(biāo)記所包圍的空白區(qū)域相對；對所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記和所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記組成的圖形進(jìn)行成像，以檢測鍵合的對準(zhǔn)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種鍵合對準(zhǔn)精度的檢測方法和半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

晶圓鍵合技術(shù)被廣泛應(yīng)用于三維集成電路(3D IC)、微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、CMOS圖像傳感器(CIS)、絕緣體上硅(SOI)等領(lǐng)域。通常器件晶圓與裸硅片之間的鍵合并不需要很高的對準(zhǔn)精度，而器件晶圓與器件晶圓之間的合金鍵合因涉及到器件結(jié)構(gòu)及電性上的互聯(lián)而通常需要較高的對準(zhǔn)精度。而隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，3D器件復(fù)雜度及集成度也會越來越高，其對鍵合對準(zhǔn)精度的要求也會日益增高。通常會采用紅外光源穿透晶圓去識別對準(zhǔn)精度的檢測圖形，該方法使檢測圖形膜層受到一定限制。而合金鍵合其本身的特點會使鍵合界面在這一過程中發(fā)生變化，使得圖形的品質(zhì)下降。

這種現(xiàn)狀難以滿足3D器件對鍵合工藝對準(zhǔn)精度的日益增高的品質(zhì)需求，因此，有必要提出一種新的鍵合對準(zhǔn)精度的檢測方法，以解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明實施例一中提供一種鍵合對準(zhǔn)精度的檢測方法，所述方法包括：

提供第一器件晶圓，在所述第一器件晶圓上形成第一對準(zhǔn)標(biāo)記，其中，所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀為環(huán)形；

提供第二器件晶圓，在所述第二器件晶圓上形成第二對準(zhǔn)標(biāo)記；

形成介質(zhì)層，以覆蓋所述第二器件晶圓形成有所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記的面，并且所述介質(zhì)層的表面與所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記的表面齊平；

在所述介質(zhì)層上形成圍繞所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記的虛擬鍵合層；

將所述第一器件晶圓和所述第二器件晶圓進(jìn)行鍵合，其中，所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記和所述虛擬鍵合層相對準(zhǔn)并鍵合，所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記與所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記所包圍的空白區(qū)域相對；

對所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記和所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記組成的圖形進(jìn)行成像，以檢測鍵合的對準(zhǔn)精度。

進(jìn)一步，所述虛擬鍵合層由彼此間間隔獨立的若干虛擬鍵合點組成。

進(jìn)一步，每個所述虛擬鍵合點的尺寸小于所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記的環(huán)線寬。

進(jìn)一步，每個所述虛擬鍵合點的形狀為矩形。

進(jìn)一步，所述矩形的邊長范圍為0.5～5μm。

進(jìn)一步，所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀為矩形環(huán)。

進(jìn)一步，所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記的環(huán)線寬大于20μm，所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記的外邊緣長度或?qū)挾确秶鸀?0μm～300μm。

進(jìn)一步，在所述第一器件晶圓上還形成有第一器件層，所述第一器件層與所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記位于所述第一器件晶圓相同的面上，并且所述第一器件層位于所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記的一側(cè)，其中，形成所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記的步驟包括：

在所述第一器件晶圓的表面上形成頂層金屬材料層，所述頂層金屬材料層覆蓋所述第一器件層；