一种检测晶圆键合质量的方法与流程

本发明涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种检测晶圆键合质量的方法。

背景技术：

实施半导体器件前段制造工艺以及部分后段制造工艺于晶圆中形成半导体前端器件和电连接半导体前端器件的多层互连金属结构之后，需要执行晶圆切割以获得晶粒。在执行晶圆切割之前，需要实施晶圆之间的键合。现有的晶圆键合工艺通常属于共晶键合，例如铜-铜键合、铟-金键合、锡-金键合、金-金键合等，上述键合方式需要在实施晶圆键合的两个晶圆中的一个晶圆上形成由铜、铅、铟或金等构成的焊盘，另一个晶圆上形成于所述焊盘的位置相对应的键合材料。实施晶圆键合工艺之后，如图1所示，第一晶圆100上的焊盘102和第二晶圆101上的键合材料103融合在一起形成腔室104。

在对晶圆键合质量进行检测时，通常使用超声波扫描(C-SAM)方法，即将键合在一起的两片晶圆(例如图1中示出的第一晶圆100和第二晶圆101)浸入去离子水中，通过超声波扫描来发现两片晶圆的存在键合缺陷的位置。如图1所示，由于两片晶圆的边缘之间存在缝隙，去离子水会沿着所述缝隙浸入两片晶圆之间，对检测结果造成影响。如图2所示，位于晶圆边缘的显示为黑色的位置200并不是存在键合缺陷的位置，而是充满去离子水的位置。

因此，需要提出一种方法，以解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种检测晶圆键合质量的方法，包括：提供实施晶圆键合后的晶圆，在所述晶圆的正面形成第一晶背保护膜；将所述晶圆翻转，在所述晶圆的背面形成第二晶背保护 膜；沿着所述晶圆的边缘一定的距离切断所述第一晶背保护膜和所述第二晶背保护膜，形成将所述晶圆包裹住的气袋；对所述气袋所包裹住的晶圆进行晶圆键合质量检测。

在一个示例中，所述晶圆键合为包括铜-铜键合在内的共晶键合。

在一个示例中，使用超声波扫描实施所述晶圆键合质量的检测。

在一个示例中，采用晶圆背面减薄工艺所使用的保护膜贴附在所述晶圆的正面以形成所述第一晶背保护膜，厚度为0.08mm-0.15mm。

在一个示例中，采用晶圆背面减薄工艺所使用的保护膜贴附在所述晶圆的背面以形成所述第二晶背保护膜，厚度为0.08mm-0.15mm。

在一个示例中，实施所述切断后，所述第一晶背保护膜和所述第二晶背保护膜沿着所述晶圆的边缘向外延伸的距离为3.0mm-9.0mm。

根据本发明，采用超声波扫描实施晶圆键合质量检测时，可以避免去离子水渗入晶圆边缘影响对检测结果的判断。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据现有技术实施晶圆键合之后所获得的器件的示意性剖面图；

图2为根据现有技术对晶圆键合质量进行检测后得到的检测结果的示意图；

图3为根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤的流程图；

图4A-图4D为根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤所分别获得的晶圆的状态的示意图；

图5为根据本发明示例性实施例的方法对晶圆键合质量进行检测后得到的检测结果的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为 彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的检测晶圆键合质量的方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

[示例性实施例]

参照图3以及图4A-图4D，其中示出了根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤以及所分别获得的晶圆的状态。

首先，如图4A所示，执行步骤301，提供实施晶圆键合后的晶圆，在晶圆的正面形成第一晶背保护膜(BG tape film)。作为示例，可以采用晶圆背面减薄工艺常用的保护膜贴附在晶圆的正面以形成第一晶背保护膜，厚度可以为0.08mm-0.15mm。

接着，如图4B所示，执行步骤302，将晶圆翻转，在晶圆的背面形成第二晶背保护膜。作为示例，可以采用晶圆背面减薄工艺常用的保护膜贴附在晶圆的背面以形成第二晶背保护膜，厚度可以为0.08mm至0.15mm。

接着，如图4C所示，执行步骤303，沿着晶圆的边缘一定的距离切断第一晶背保护膜和第二晶背保护膜，形成如图4D所示的将晶圆包裹住的气袋400。作为示例，第一晶背保护膜和第二晶背保护膜沿着晶圆的边缘向外延伸的距离为3.0mm-9.0mm。

接着，执行步骤304，对气袋400所包裹住的晶圆进行晶圆键合质量检测。作为示例，采用超声波扫描实施晶圆键合质量检测，得到如图5所示的检测结果，没有出现由于去离子水渗入晶圆边缘而显示 出的黑色的印记。

至此，完成了根据本发明示例性实施例一的方法实施的工艺步骤。根据本发明，采用超声波扫描实施晶圆键合质量检测时，可以避免去离子水渗入晶圆边缘影响对检测结果的判断。

需要说明的是，实施晶圆键合之前的晶圆中形成有半导体前端器件和电连接半导体前端器件的多层互连金属结构，所述前端器件是指实施半导体器件的后段制造工艺之前形成的器件，在此并不对前端器件的具体结构进行限定。所述前端器件包括栅极结构，作为一个示例，栅极结构包括自下而上依次层叠的栅极介电层和栅极材料层。在栅极结构的两侧形成有侧壁结构，在侧壁结构两侧的半导体衬底中形成有源/漏区，在源/漏区之间是沟道区；在栅极结构的顶部以及源/漏区上形成有自对准硅化物；形成层间绝缘层，并在层间绝缘层中形成接触孔以露出自对准硅化物；在接触孔中形成接触塞；形成电连接接触塞的第一层金属布线；形成金属间绝缘层，以覆盖第一层金属布线。所述多层互连金属结构具体的层数根据半导体器件的结构和需要实现的功能而定。所述晶圆键合的方式通常为共晶键合，例如铜-铜键合、铟-金键合、锡-金键合、金-金键合等，上述键合方式需要在实施晶圆键合的两个晶圆中的一个晶圆上形成由铜、铅、铟或金等构成的焊盘，另一个晶圆上形成于所述焊盘的位置相对应的键合材料，在实施晶圆键合后的两个晶圆之间存在间隙。因此，无论采用哪种键合方式，只要实施晶圆键合后的两个晶圆之间存在间隙，都可以适用本发明所提出的方法对晶圆键合质量进行检测。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。