利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法
2023-10-10 22:22:29
利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法
【專利摘要】本發明提供了一種利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法。通過與氣體填充腔體連接的第一泵將氣體填充腔體抽真空，從而在相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的存在供空氣流通的縫隙的情況下抽出空間中的氣體；向抽完真空的氣體填充腔體注入預定氣體，從而在相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的存在供空氣流通的縫隙的情況下向空間注入預定氣體。開啟紅外光發射器使之向相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓發射紅外光，並利用紅外接收分析設備對經過相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓以及相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間的光線進行接收和頻譜分析。利用頻譜分析的結果判斷相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的氣密性。
【專利說明】利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體製造領域，更具體地說，本發明涉及一種利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法。
【背景技術】
[0002]微機電系統(MEMS, Micro-Electro-MechanicalSystems)是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業技術，它的操作範圍在微米範圍內。
[0003]許多微機電系統要求氣密性封裝，以防止傳感器結構暴露至外界幹擾(例如灰塵、溼氣、化學物質等)而造成器件故障。
[0004]具有多晶圓製造工藝的慣性MEMS器件要求共晶鍵合工藝來進行氣密性封裝。因此，需要確保該工藝形成了良好的氣密性密封。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種能夠利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法。
[0006]為了實現上述技術目的，根據本發明的第一方面，提供了一種利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密 性的方法，其包括:
[0007]第一步驟:提供相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓，其中第一晶圓的第一金屬和第二晶圓的第二金屬相互鍵合互連；
[0008]第二步驟:將相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓放置在氣體填充腔體中；
[0009]第三步驟:通過與氣體填充腔體連接的第一泵將氣體填充腔體抽真空，從而在相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的存在供空氣流通的縫隙的情況下抽出相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間中的氣體；
[0010]第四步驟:向抽完真空的氣體填充腔體注入預定氣體，從而在相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的存在供空氣流通的縫隙的情況下向相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間注入預定氣體；
[0011]第五步驟:在預定環境氣體的氣氛下將相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓轉移至檢測腔體，並且將相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓放置在檢測腔體中的紅外光發射器和紅外接收分析設備之間；
[0012]第六步驟:開啟紅外光發射器使之向相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓發射紅外光，並利用紅外接收分析設備對經過相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓以及相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間的光線進行接收和頻譜分析；
[0013]第七步驟:利用頻譜分析的結果判斷相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的氣密性。
[0014]優選地，所述預定環境氣體的氣壓大於向抽完真空的氣體填充腔體注入預定氣體之後氣體填充腔體內的氣壓。[0015]優選地，所述檢測腔體中具有預定環境氣體，並且所述檢測腔體的氣壓大於向抽完真空的氣體填充腔體注入預定氣體之後氣體填充腔體內的氣壓。
[0016]優選地，所述預定環境氣體是惰性氣體。
[0017]優選地，所述預定環境氣體是Ar氣。
[0018]優選地，所述紅外接收分析設備包括紅外光接收器和紅外光分析器。
[0019]優選地，所述紅外光接收器接收經過相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓以及相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間的光線。
[0020]優選地，所述紅外光分析器用於對接收經過相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓以及相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間的光線進行頻譜分析。
[0021]在根據本發明的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法中，如果相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的氣密性很好，則相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空氣中沒有預定氣體，則紅外接收分析設備接收到的光線的特性曲線中不會存在與預定氣體相對應的特徵；反之，如果相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的氣密性不好，則相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空氣中將存在預定氣體，則紅外接收分析設備接收到的光線的特性曲線中會存在與預定氣體相對應的特徵。由此，本發明提供一種能夠利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]結合附圖，並通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解並且更容易地理解其伴隨的優點和特徵，其中:
[0023]圖1至圖3示意性地示出了根據本發明優選實施例的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法的各個步驟。
[0024]需要說明的是，附圖用於說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能並非按比例繪製。並且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。
[0026]圖1至圖3示意性地示出了根據本發明優選實施例的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法的各個步驟。
[0027]具體地說，如圖1所示，根據本發明優選實施例的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法包括:
[0028]第一步驟:提供相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2，其中第一晶圓Wl的第一金屬Al和第二晶圓W2的第二金屬相互鍵合互連，如圖1所示；
[0029]第二步驟:將相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2放置在氣體填充腔體600中，如圖2所示，
[0030]第三步驟:通過與氣體填充腔體600連接的第一泵Pl將氣體填充腔體600抽真空，從而在相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的存在供空氣流通的縫隙(即，氣密性不好)的情況下抽出相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的空間中的氣體；[0031]第四步驟:向抽完真空的氣體填充腔體600注入預定氣體300，從而在相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的存在供空氣流通的縫隙的情況下向相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的空間注入預定氣體300，如圖2所示；
[0032]其中，所述預定氣體300對紅外線的吸收特性已知或者可單獨測量出來的，即，紅外線經過所述預定氣體300之後的頻譜變化是已知的，例如經過預定氣體300之後的紅外線會出現與所述預定氣體300相對應的一個或多個吸收峰。
[0033]第五步驟:在預定環境氣體800的氣氛下將相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2轉移至檢測腔體700，並且將相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2放置在檢測腔體700中的紅外光發射器100和紅外接收分析設備(200，500)之間；
[0034]優選地，所述預定環境氣體的氣壓大於向抽完真空的氣體填充腔體600注入預定氣體300之後氣體填充腔體600內的氣壓。這樣，可以確保注入相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的空間的預定氣體300不會跑出來，從而提高分析結果的準確性。
[0035]而且，優選地，所述檢測腔體700中具有預定環境氣體800，並且所述檢測腔體700的氣壓大於向抽完真空的氣體填充腔體600注入預定氣體300之後氣體填充腔體600內的氣壓。例如，可通過檢測腔體700中的第三泵P3進行相應的控制。同樣，這樣可以確保注入相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的空間的預定氣體300不會跑出來，從而提高分析結果的準確性。
[0036]具體地說，可以在轉移路徑中布置第二泵2以控制轉移路徑800中注入的預定環境氣體800的真空度以及氣壓等。
[0037]第六步驟:開啟紅外光發射器100使之向相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2發射紅外光，並利用紅外接收分析設備(200，500)對經過相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2以及相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的空間的光線進行接收和頻譜分析。
[0038]第七步驟:利用頻譜分析的結果判斷相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的氣密性。
[0039]具體地說，所述預定氣體300對紅外線的吸收特性已知或者說是可以單獨測量的。由此，在根據本發明優選實施例的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法中，如果相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的氣密性很好，則相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的空氣中沒有預定氣體300，則紅外接收分析設備接收到的光線的特性曲線中不會存在與預定氣體300相對應的特徵；反之，如果相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的氣密性不好，則相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的空氣中將存在預定氣體300，則紅外接收分析設備接收到的光線的特性曲線中會存在與預定氣體300相對應的特徵。由此，本發明提供一種能夠利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法。
[0040]優選地，所述預定環境氣體是惰性氣體；進一步優選地，所述預定環境氣體是Ar氣。
[0041]優選地，如圖3所示，所述紅外接收分析設備(200，500)包括紅外光接收器200和紅外光分析器500，其中紅外光接收器200接收經過相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2以及相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的空間的光線，所述紅外光分析器500用於對接收經過相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2以及相互鍵合的第一晶圓Wl和第二晶圓W2之間的空間的光線進行頻譜分析。[0042]此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術語「第一」、「第二」、「第三」等描述僅僅用於區分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用於表示各個組件、元素、步驟之間的邏輯關係或者順序關係等。
[0043]可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例並非用以限定本發明。對於任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
【權利要求】
1.一種利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法，其特徵在於包括: 第一步驟:提供相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓，其中第一晶圓的第一金屬和第二晶圓的第二金屬相互鍵合互連； 第二步驟:將相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓放置在氣體填充腔體中； 第三步驟:通過與氣體填充腔體連接的第一泵將氣體填充腔體抽真空，從而在相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的存在供空氣流通的縫隙的情況下抽出相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間中的氣體； 第四步驟:向抽完真空的氣體填充腔體注入預定氣體，從而在相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的存在供空氣流通的縫隙的情況下向相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間注入預定氣體； 第五步驟:在預定環境氣體的氣氛下將相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓轉移至檢測腔體，並且將相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓放置在檢測腔體中的紅外光發射器和紅外接收分析設備之間； 第六步驟:開啟紅外光發射器使之向相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓發射紅外光，並利用紅外接收分析設備對經過相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓以及相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間的光線進行接收和頻譜分析； 第七步驟:利用頻譜分析的結果判斷相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的氣密性。
2.根據權利要求1所述的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法，其特徵在於,所述預定環境氣體的氣壓大於向抽完真空的氣體填充腔體注入預定氣體之後氣體填充腔體內的氣壓。
3.根據權利要求1或2所述的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法，其特徵在於，所述檢測腔體中具有預定環境氣體，並且所述檢測腔體的氣壓大於向抽完真空的氣體填充腔體注入預定氣體之後氣體填充腔體內的氣壓。
4.根據權利要求1或2所述的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法，其特徵在於，所述預定環境氣體是惰性氣體。
5.根據權利要求1或2所述的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法，其特徵在於，所述預定環境氣體是Ar氣。
6.根據權利要求1或2所述的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法，其特徵在於，所述紅外接收分析設備包括紅外光接收器和紅外光分析器。
7.根據權利要求1或2所述的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法，其特徵在於，所述紅外光接收器接收經過相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓以及相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間的光線。
8.根據權利要求1或2所述的利用紅外光譜檢測鍵合晶圓之間的氣密性的方法，其特徵在於，所述紅外光分析器用於對接收經過相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓以及相互鍵合的第一晶圓和第二晶圓之間的空間的光線進行頻譜分析。
【文檔編號】G01M3/02GK103743527SQ201410010304
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】劉瑋蓀 申請人:上海華虹宏力半導體製造有限公司