评估键合晶片的方法技术

一种无需绝缘膜而通过直接键合活化层晶片和支持衬底晶片并减薄活化层晶片所形成的键合晶片用包含下列步骤的方法进行评估：从键合晶片中的活化层表面上除去自生氧化物；用对构成晶片的材料的蚀刻速率快于对所述材料氧化物的蚀刻速率的蚀刻液体使键合晶片经受蚀刻以除去至少整个活化层；并检测通过蚀刻露出的岛状氧化物以测得岛状氧化物的数量和尺寸，其中进行所述蚀刻以满足Ｔ≤Ｘ≤Ｔ＋５００ｎｍ的关系，其中Ｔ是活化层厚度（ｎｍ），Ｘ是蚀刻深度（ｎｍ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种评估键合晶片(bonded wafer)的方法，所述键合 晶片无需使用绝缘膜而aill:接键合活化层晶片(wafer for active layer)和支 持衬底晶片(wafer for support substrate)，薄活化层晶片形成。
技术介绍
，具有通过在氧化物m:形fiM层^^i胃的活化层的SOI结 构的半导体衬底适用于器件加ilii行且能耗低、耐压'IW、环境耐性优异等 等，以致于它们用作电子器件中髙性能LSI用的晶片。特别是需要生产具有 与半导^^件的高集成化相适应的更高品质键合晶片，因此，相对于常规的SOI晶片，^e越需要fflil减薄隐埋氧化物膜厚度(例如，厚度约为20nm)来生，合晶片。[■3]财卜，作为用于后代低會辦器件的晶片，述及了一种新型键合晶 片，其通别顿HF液体等从活化层晶片和支持衬底晶片的表面除去氧化物 膜，并且无需4顿该氧化物膜而直,合这些晶片，然后减薄用作活媳的 晶片来形成，如同例如在JP-A-H05-211128中公开的那样。注意到这,合 晶片在生产，的简化和混合晶体取向衬底的性能提高方面是有益的晶片。然而，如上所述无需绝缘膜而ffiMl^^合所形成的键合晶片存 在以下问题，即在键合晶片的生产步骤中，晶片表面上的自生氧化物(native oxide) *乂会局 合形成岛状氧化物，戶皿岛TO化物部，留在键合界 面中。这种氧化物的存在导致器件特性劣化并形^器ft^产步骤中引起缺 陷的晶核以陶氏芯片产率等。因此，当无需绝缘膜而313tt:接键合生;^^合晶片时，需要尽可 育^4抑制氧化物在键合界面中形成，而且，研发检测易于在键合晶片的键合 界面中产生的岛^化物的方法也是重要的主题。
技术实现思路
本专利技术人为解决上述问题已经做了各种研究并发现，在无需，膜而M直接键合活化层晶片和支持衬底晶片所形成的键合晶片中，通过用 对构成晶片的材料的 随度快于对所述材料氧化物的 腿度的蚀刻液体 进行嫩lj,将自生氧化物从键合晶片中的活化层表面除去，然后至少^活 化层被除去，由此构成晶片的材料被首先除去以使岛状氧化物的轮廓清楚， 因此育滩检测出该岛状氧化物存在跡存在，此外，可以在表面上所暴露的岛状氧化物通a31^蚀刻而,化之前调整嫩麟度到一定離而精确地检湖捣鄉化物的数量和尺寸，因此完赫专利技术。为了实1LL述目的，本专利技术的m和如下 (l) 一种评估M31无需绝缘皿^II合活化层晶片和支持衬底晶片，薄活化层晶片所形成的键合晶片的方法，，以下步骤从键合晶片中的活化层 表面上除去自生氧化物；用对构成晶片的材料的，腿率快于对所述材料氧化 物的嫩瞇率的懒贼体使键合晶片经^W似除去至少齡的活〗媳；检测 3!31嫩蠕出的岛状氧化物以测得岛條化物的縫和尺寸，其中进行所述蚀 刻以满足T《X《T+500nm的关系，其中T是活化层厚度(nm)， X是嫩條度 (nm)。 (2) —种根据M (1)的，其中蚀亥i涉骤的进 行J^iil予跣掌翻于嫩啲懒赚体的种类、浓度和驗，然后鹏对构成 晶片材料和其氧化物的嫩瞇率计算出維的懒I财间以使繊麟度X在T 《X《T+500nm的范围内。根据本专利技术，评估il31无需绝缘Mm^ll合活化层晶片和支持衬底晶片彌薄活化层晶片所形成的键合晶片的方、跑括以下步骤从键合晶片中 的活化层表面上除去自生氧化物；用对构成晶片的材料的,腿率快于对所述4材料氧化物的蚀刻速率的蚀刻液体使键合晶片经受蚀刻以除去至少整个活化层；检测il31懒糲出的岛状氧化物，其中进行懒似满足T《X《T+500nm 的关系，其中T是活腿厚度(nm)， XJi^條與nm)，由此倉辦检测出键合 界面处岛状氧化物的^A和尺寸。附图说明图1是例示本专利技术的荆古键合晶片方法的步骤的繊图。图2图示了当SM化四甲铵用作M嫩体时浓度和蚀亥喊率之间的关系， 其中图2 (a)显示了織化四甲铵的浓度和硅的嫩瞇率之间的关系，图2 (b)显 示了氢氧化四甲铵的浓度和氧化物的,i據率之间的关系，图2 (c)显^MM化 四甲铵的，和硅的蚀亥腿率之间的关系，图2 (d)显示了M^化四甲铵的， 和氧化物的懒瞇率之间的关系。图3图示了在嫩惧有150 nm厚度活化层的键合晶片中蚀亥條度和岛状氧 化物尺寸之间的关系。图4是在聚光灯(collecting lamp)下观察到的用本专利技术的懒仿法除去活 化层后露出的岛状氧化物的光学显m^片。图5图示了实施例1中测得的懒麟度和岛状氧化物尺寸之间的关系。图6图示了实施例2中测得的懒條度和岛状氧化物尺寸之间的关系。具体实施方式结合附图对本专利技术的刑古键合晶片的方法加以说明。 图1是例示本专利技术的iff古键合晶片方法中步骤的淑呈图。 本专利技术的评估方法是用于，所述键合晶片ffi31 无需绝缘膜直接键合活化层晶片和支持衬底晶片，薄活化层晶片形成。具体 如图1所示，该ifj古方,括:用例如0.5% HF液晰图1 (b))从^合晶片(图1 (a)) 的活化层2的表面上除去自生氧化物(native oxide) 3的步戮自生氧化物去除亥瞇率的^^)液体使键合晶片经受嫩似:去至少齡活化嵐图1 (c》的步骤(除去活化层的懒陟骤)；以及检测M:嫩曝露出的岛職化物的步歟图1(d))(岛状氧化物检测步骤)。(自生氧化物去除步骤)如图1 (b)所示，自生氧化物去除步骤是用例如0.5% HF液体iiil，i滁去 形^^键合晶片l(图1 (a))的活化层2的表面上的自生氧化物3的步骤。用于蚀 刻的HF液体的浓度不用特别限制，但雌0.5-5%。财卜，舰时间取决于自 生氧化物的厚度和HF液体的浓度，但雌0.5-10併中。(除去活化层的嫩陟骤)如图1 (c)所示，除去活化层的嫩l涉骤是用对构成晶片的材料例如硅的蚀至少齡活化层2的步骤。图2图示了当織化四甲铵(TMAH)用作嫩腋 体实例时的蚀刻速率，其中图2 (a)表示在液，度为70°C时氢氧化四甲铵 (TMAH)的浓度和硅的蚀亥瞇率之间的关系，图2 (b) ^^在液^M为70°C 时氢氧化四甲铵的浓度和二氧化硅的蚀刻速率之间的关系，图2 (c)表示当 TMAH的浓度为8%时嫩1』温叟和硅的懒1旌率之间的关系，图2 (d)，当 TMAH的浓度为8%时蚀刻温度和二氧化硅的蚀刻速率之间的关系。由图2 (aXd)可以理解，硅的嫩瞇率是二氧化硅的懒瞇率的数千倍大。事实上，当 用懒赚体例如魏化四甲铵嫩幌合晶片时，均由硅构成的活化层2和支持 衬底5以较快的鹏瞇率除去，而岛状氧化物4以较慢的嫩腿率嫩ij，以致 如图2 (c)所^^氧化物鉢上没有被嫩i滁去而保留下来。因此，在后面的岛 ^化物检测步骤中检测分散的岛状氧化物变得容易。财卜，需要进行活化层的嫩似满足T《X《T+500nm的关系，其 中T是活化层厚度(nm)， X^^l腐度(nm)。因为已知的是，无需绝缘膜而通 过直,合活化层和支持衬底所形成的键合晶片中的键合界面处存在的岛状氧 化物对器件有不利影响，所以专利技术人已经注意到，确认岛状氧化物存在或不存 在是必要的，且进一步地重要的是，就掌握器件受影响的区域而言不但要确定 岛状氧化物的数量而且要确定其尺寸，以及对能检测岛状氧化物尺寸的方法进 行各种研究。因而，已经明白，产生在键合界面的岛状氧化物的精本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评估无需绝缘膜而通过直接键合活化层晶片和支持衬底晶片并减薄活化层晶片所形成的键合晶片的方法，包括以下步骤：从键合晶片中的活化层表面上除去自生氧化物；用对构成晶片的材料的蚀刻速率快于对所述材料氧化物的蚀刻速率的蚀刻液体使键合晶片经受蚀刻以除去至少整个活化层；并检测通过蚀刻露出的岛状氧化物以测得岛状氧化物的数量和尺寸，其中进行所述蚀刻以满足Ｔ≤Ｘ≤Ｔ＋５００ｎｍ的关系，其中Ｔ是活化层厚度（ｎｍ），Ｘ是蚀刻深度（ｎｍ）。

【技术特征摘要】
JP 2007-3-5 2007-0544801、一种评估无需绝缘膜而通过直接键合活化层晶片和支持衬底晶片并减薄活化层晶片所形成的键合晶片的方法，包括以下步骤从键合晶片中的活化层表面上除去自生氧化物；用对构成晶片的材料的蚀刻速率快于对所述材料氧化物的蚀刻速率的蚀刻液体使键合晶片经受蚀刻以除去至少整个活化层；并检测通过蚀刻露出的岛状氧化物以测得岛状氧化物的数量和尺寸，其中进行所述蚀刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上贤史，森本信之，本山民雄，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[]