[發明專利]晶圓的鍵合程度的檢測方法、檢測裝置和半導體工藝設備

有效

• 申請號: 202110034420.1
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112881283B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 徐齊;王超;饒少凱
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;H01L21/67
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 霍文娟

本申請提供了一種晶圓的鍵合程度的檢測方法、檢測裝置和半導體工藝設備，該方法包括：獲取晶圓在厚度方向上的截面，截面至少包括依次層疊的第一硅層、鍵合層和第二硅層，厚度方向平行于晶圓的厚度方向；控制壓痕設備以預定載荷擠壓第一硅層，以在第一硅層上產生裂紋；確定裂紋是否經過鍵合層并延伸至第二硅層，在裂紋經過鍵合層并延伸至第二硅層的情況下，確定晶圓的鍵合程度合格。該方法可以較為直觀地對晶圓的中心區域、臺階區域等特定結構區域的鍵合程度進行確定，解決了現有技術中無法對晶圓的特定位置的界面鍵合強度進行測定的問題。

技術領域

本申請涉及半導體領域，具體而言，涉及一種晶圓的鍵合程度的檢測方法、檢測裝置、計算機可讀存儲介質、處理器和半導體工藝設備。

背景技術

三維NAND芯片研發中，評估最終產品的結構晶圓的界面鍵合強度(bondingstrength)，對工藝制程調整和產品抗失效性能意義重大。

目前對鍵合結構晶圓的界面鍵合程度評估主要有刀片插入法和雙懸臂梁拉伸法。刀片插入法通過插入一定厚度的薄刀片產生裂紋，使用紅外成像測定裂紋長度，對晶圓的鍵合程度進行量化；雙懸臂梁拉伸法是對鍵合結構晶圓進行不斷拉伸和壓縮循環，通過其裂紋長度和撕開鍵合結構晶圓所需要的載荷來表征其鍵合強度；

刀片插入法和雙懸臂梁拉伸法評估鍵合強度存在有以下短板：

刀片插入法只能沿著完整結構晶圓邊緣的位置插入，無法對結構晶圓中心位置以及特定位置的界面鍵合程度進行測定；消耗樣品多，測試成本高，并且插入過程有晶圓破損、測試失敗的風險；

雙懸臂梁拉伸法試制備樣品復雜繁瑣、周期性長，且對鍵合程度較強的結構樣品測試成功率低。此外雙懸臂梁拉伸法測試是一種宏觀的鍵合強度測試方法，無法對特定結構的鍵合晶圓定點地評估其鍵合強度。

在背景技術部分中公開的以上信息只是用來加強對本文所描述技術的背景技術的理解，因此，背景技術中可能包含某些信息，這些信息對于本領域技術人員來說并未形成在本國已知的現有技術。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種晶圓的鍵合程度的檢測方法、檢測裝置、計算機可讀存儲介質、處理器和半導體工藝設備，以解決現有技術中無法對晶圓的特定位置的界面鍵合強度進行測定的問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種晶圓的鍵合程度的檢測方法，包括：獲取所述晶圓在厚度方向上的截面，所述截面至少包括依次層疊的第一硅層、鍵合層和第二硅層；控制壓痕設備以預定載荷擠壓所述第一硅層，以在所述第一硅層上產生裂紋；檢測所述裂紋是否經過所述鍵合層并延伸至所述第二硅層，若所述裂紋經過所述鍵合層并延伸至所述第二硅層，確定所述晶圓的鍵合程度合格。

可選地，在控制壓痕設備以預定載荷擠壓所述第一硅層之前，所述方法還包括：控制拋光設備對所述截面進行拋光處理，以使所述截面平整光滑。

可選地，控制拋光設備對所述截面進行拋光處理，以使所述截面平整光滑，包括：控制所述拋光設備對所述截面進行粗磨；控制所述拋光設備對所述粗磨后的所述截面進行精磨。

可選地，所述壓痕設備為納米壓痕設備，所述納米壓痕設備包括針尖壓頭。

根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種晶圓的鍵合程度的檢測裝置，包括獲取單元、控制單元和檢測單元，其中，所述獲取單元用于獲取所述晶圓在厚度方向上的截面，所述截面至少包括依次層疊的第一硅層、鍵合層和第二硅層；所述控制單元用于控制壓痕設備以預定載荷擠壓所述第一硅層，以在所述第一硅層上產生裂紋；所述檢測單元用于檢測所述裂紋是否經過所述鍵合層并延伸至所述第二硅層，若所述裂紋經過所述鍵合層并延伸至所述第二硅層，確定所述晶圓的鍵合程度合格。

可選地，所述裝置還包括處理單元，所述處理單元用于在控制壓痕設備以預定載荷擠壓所述第一硅層之前，控制拋光設備對所述截面進行拋光處理，以使所述截面平整光滑。