[發(fā)明專利]用于測(cè)量晶片堆疊的層厚度和晶格缺陷的測(cè)量裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710222797.3
• 申請(qǐng)日: 2010-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106996759B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.溫普林格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: EV集團(tuán)E·索爾納有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01B17/02
• 分類號(hào): G01B17/02;G01B11/06;G01N29/04;G01N29/265;G01N29/27;G01N29/275;H01L21/66;H01L21/67;G01N21/95
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉春元

本發(fā)明涉及用于測(cè)量晶片堆疊的層厚度和晶格缺陷的測(cè)量裝置和方法，其中相對(duì)于該晶片堆疊可移動(dòng)的發(fā)送器，其用于發(fā)送電磁波或超聲波形式的信號(hào)，與該發(fā)送器一起相對(duì)于該晶片堆疊可移動(dòng)的接收器，其用于接收由該發(fā)送器所發(fā)送的并在該晶片堆疊處所反射的信號(hào)，以及用于分析由該接收器所接收的信號(hào)的分析單元，其中由該分析單元能區(qū)分由該晶片堆疊的層之間的至少兩個(gè)過(guò)渡所反射的信號(hào)，并能確定其相互之間的和/或到參考平面的間距，并且其中能夠檢測(cè)該晶片堆疊和/或該測(cè)量裝置平行于該參考平面的移動(dòng)，并從而能夠檢測(cè)沿該參考平面的每個(gè)測(cè)量位置的位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年11月12日、申請(qǐng)?zhí)枮?01080070098.8、發(fā)明名稱為“用于測(cè)量晶片堆疊的層厚度和晶格缺陷的測(cè)量裝置和方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。本發(fā)明涉及用于在分布于晶片堆疊上的多個(gè)測(cè)量位置處測(cè)量和/或檢測(cè)晶片堆疊的一個(gè)或多個(gè)層的層厚度和/或晶格缺陷（Fehlstellen）的測(cè)量裝置。另外本發(fā)明還涉及用于處理晶片堆疊的晶片處理設(shè)備以及用于在分布于晶片堆疊上的多個(gè)測(cè)量位置處測(cè)量和/或檢測(cè)晶片堆疊的一個(gè)或多個(gè)層的層厚度和/或晶格缺陷的方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前半導(dǎo)體工業(yè)中的發(fā)展進(jìn)入以下程度：晶片鍵合（Wafer Bonding）工藝越來(lái)越變得有意義。因此比如在移動(dòng)電話和諸如游戲機(jī)的其他便攜式設(shè)備中諸如運(yùn)動(dòng)傳感器和/或定向傳感器的新型功能導(dǎo)致對(duì)能夠探測(cè)加速度和旋轉(zhuǎn)速率的微機(jī)電（MEMS）部件的需求迅速增長(zhǎng)。

迅速生長(zhǎng)的另一領(lǐng)域是作為所謂3D IC制造的構(gòu)件。將其理解為由具有晶體管的多個(gè)覆層（Lage）（“有源覆層”）組成的芯片系統(tǒng)，其中所述覆層相互之間借助穿過(guò)硅的接觸部來(lái)連接。這些貫通接觸部在工業(yè)中稱為“硅通孔（Through Silicon Vias）”或簡(jiǎn)稱為“TSV”。

為了能夠盡可能成本低地制造這些TSV，以及為了能夠?qū)崿F(xiàn)其他所期望的優(yōu)點(diǎn)，諸如小的總封裝尺寸，需要在TSV制造之前或之后或者在TSV制造過(guò)程中使晶片變薄到合適的尺度。目前與此相應(yīng)地在所謂的通孔最初工藝、通孔中間工藝和通孔最后工藝之間進(jìn)行區(qū)分。鑒于晶片的變薄表明，所致力的目標(biāo)厚度不再足以能夠把該晶片仍可靠地從一個(gè)工藝步驟移動(dòng)到下一工藝步驟，因?yàn)椴辉俳o出晶片的機(jī)械穩(wěn)定性、尤其在當(dāng)前常見(jiàn)的300mm晶片情況下。

因此晶片被有利地臨時(shí)安裝在載體上，以便保證對(duì)薄晶片的可靠操縱，其中該薄晶片通常具有<150μm、但大多<100μm、并且經(jīng)常<80或甚至<50μm的厚度。在必要的工藝步驟完成之后，該晶片再次從該載體脫離。這兩種方法稱為臨時(shí)鍵合和分離（剝離（debonding））。

在第一工藝步驟中，在此向該載體，該產(chǎn)品晶片借助專業(yè)人員所已知的合適的鍵合技術(shù)被鍵合到該載體上。該鍵合步驟通常如此來(lái)進(jìn)行，使得該產(chǎn)品晶片的、其上構(gòu)建芯片結(jié)構(gòu)的第一主面被如此來(lái)定向，使得該面與臨時(shí)粘合劑相接觸，并隨后該粘合劑層建立與該載體晶片的接觸。

但在幾乎所有情況下都在該背側(cè)處理的范疇內(nèi)來(lái)進(jìn)行該產(chǎn)品晶片的機(jī)械變薄。這尤其包含研磨步驟，在該研磨步驟中該產(chǎn)品晶片的所定義的厚度通過(guò)研磨而被移除。就此而論，通常使用具有不同研磨速率和/或磨盤(pán)或砂輪的粒度的各個(gè)研磨步驟。大多存在具有較高材料磨削速率的第一研磨步驟（粗研磨）和具有較低材料磨削速率的第二研磨步驟（精研磨）。

為了與背側(cè)工藝步驟相關(guān)聯(lián)地確保最終芯片的質(zhì)量以及臨時(shí)鍵合晶片的完整性，需要該臨時(shí)粘合連接滿足特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。就此而論，存在對(duì)該粘合劑材料的很多要求，其對(duì)于專業(yè)人員是已知的。這尤其涉及該粘合劑能夠容忍在背側(cè)處理期間可能出現(xiàn)的特定工藝條件的能力。屬于此的尤其是有溫度穩(wěn)定性、與真空環(huán)境的兼容性（無(wú)氣體析出）、粘合劑相對(duì)于諸如溶劑、酸和堿的化學(xué)物質(zhì)的穩(wěn)定性、與各種機(jī)械載荷或電磁波（比如具有特定波長(zhǎng)的光的輻射）的兼容性以及這些參數(shù)的不同組合。除了對(duì)粘合劑材料的要求之外，還存在與該粘合劑層的幾何和機(jī)械完整性有關(guān)的很多參數(shù)。對(duì)于進(jìn)行背側(cè)處理尤其有極大意義的是，該粘合劑層具有精確定義的和可重復(fù)的厚度，以及不具有晶格缺陷（英語(yǔ)“Voids（空隙）”）。