[发明专利]评估键合晶片的方法

说明书

技术领域

[0001]本发明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通过直接键合活化层晶片(wafer for active layer)和支持衬底晶片(wafer for support substrate)并减薄活化层晶片形成。

背景技术

[0002]近来，具有通过在氧化物膜上形成硅层或所谓的活化层的SOI结构的半导体衬底适用于器件加速运行且能耗低、耐压性好、环境耐性优异等等，以致于它们用作电子器件中高性能LSI用的晶片。特别是需要生产具有与半导体器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，越来越需要通过减薄隐埋氧化物膜厚度(例如，厚度约为20nm)来生产键合晶片。

[0003]此外，作为用于后代低能耗器件的晶片，述及了一种新型键合晶片，其通过使用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，并且无需使用该氧化物膜而直接键合这些晶片，然后减薄用作活化层的晶片来形成，如同例如在JP-A-H05-211128中公开的那样。注意到这种键合晶片在生产过程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。

[0004]然而，如上所述无需绝缘膜而通过直接键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(nativeoxide)或水会局部聚合形成岛状氧化物，所述岛状氧化物部分保留在键合界面中。这种氧化物的存在导致器件特性劣化并形成在器件生产步骤中引起缺陷的晶核以降低芯片产率等。

[0005]因此，当无需绝缘膜而通过直接键合生产键合晶片时，需要尽可能地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状氧化物的方法也是重要的主题。

发明内容

[0006]因此，本发明的目的之一是提供评估键合晶片的方法，其中易于在键合界面中产生的岛状氧化物的数量和尺寸能够在键合晶片的缺陷评估中加以检测，所述键合晶片是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形成的。

[0007]本发明人为解决上述问题已经做了各种研究并发现，在无需绝缘膜而通过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蚀刻速度快于对所述材料氧化物的蚀刻速度的蚀刻液体进行蚀刻，将自生氧化物从键合晶片中的活化层表面除去，然后至少整个活化层被除去，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，因此能够检测出该岛状氧化物存在或不存在，此外，可以在表面上所暴露的岛状氧化物通过过度蚀刻而微型化之前调整蚀刻深度到一定程度而精确地检测岛状氧化物的数量和尺寸，因此完成本发明。

[0008]为了实现上述目的，本发明的概述和如下：

(1)一种评估通过无需绝缘膜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的活化层；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)。

[0009](2)一种根据条款(1)的评估键合晶片的方法，其中蚀刻步骤的进行是通过预先掌握用于蚀刻的蚀刻液体的种类、浓度和温度，然后根据对构成晶片材料和其氧化物的蚀刻速率计算出合适的蚀刻时间以使得蚀刻深度X在T≤X≤T+500nm的范围内。

[0010](3)一种根据条款(1)或(2)评估键合晶片的方法，其中蚀刻液体是氢氧化四甲铵、KOH或NaOH的碱性液体。

[0011]根据本发明，评估通过无需绝缘膜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；检测通过蚀刻露出的岛状氧化物，其中进行蚀刻以满足T≤X≤T+500nm的关系，其中T是活化层厚度(nm)，X是蚀刻深度(nm)，由此能够检测出键合界面处岛状氧化物的数量和尺寸。

附图说明

[0012]图1是例示本发明的评估键合晶片方法的步骤的流程图。