一種直接鍵合用硅單晶拋光片表面質量的評價方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種直接鍵合用硅單晶拋光片表面質量的評價方法。步驟如下：步驟一，采用強光燈下目檢的方式，對表面質量進行初步判斷；步驟二，強光燈下目檢合格的晶片進行表面顆粒度檢測；步驟三，小于表面顆粒檢測范圍的表面不平坦狀況采用Haze值來表征，經(jīng)表面顆粒度檢測合格的樣品才有必要進行表面霧值掃描；步驟四，經(jīng)Haze檢測合格的硅單晶拋光片需要進行表面粗糙度檢測；步驟五，表面粗糙度抽檢合格的硅單晶拋光片還要進行延時表面霧值檢測。采用該評價方法可以精準評價精拋光片表面是否能夠滿足硅硅直接鍵合的工藝要求。否能夠滿足硅硅直接鍵合的工藝要求。否能夠滿足硅硅直接鍵合的工藝要求。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種直接鍵合用硅單晶拋光片表面質量的評價方法


[0001]本專利技術專利涉及一種硅單晶拋光片的表面質量評價方法，尤其涉及一種直接鍵合用硅單晶拋光片表面質量的評價方法。
技術背景
[0002]硅片直接鍵合技術的特點是不借外力、電場及粘合劑，僅靠硅片表面的分子力作用直接鍵合而成，工藝簡便、成本低廉，在SOI、PE、MEMS、VLSI等研究領域已經(jīng)有了非常廣泛的應用。鍵合工藝過程中硅拋光片表面的任何微小瑕疵和污染，在鍵合過程中都會被放大，導致鍵合界面內非鍵合區(qū)的存在，超生掃描圖中表現(xiàn)為若干黑色小點，如附圖2所示，通常被稱為鍵合空洞，有文獻報道原始晶片表面微米級的顆粒或蝕坑就能導致鍵合片毫米級的空洞。由于表面檢測方法的不完善，導致硅硅直接鍵合成品率一直無法提升，前期實驗成品率只有30%左右。
[0003]目前我們對此類硅單晶精拋光片表面的檢測方法和手段都很不明確，現(xiàn)階段普遍采用的主流方法是暗室內強光燈下目檢，依靠檢驗員的經(jīng)驗和進行一些檢測條件的完善來提高，申請?zhí)?01821468651.3的專利申請，為了提高目檢的可靠性，特別設計了一種適用于硅單晶拋光片表面目檢的暗室，從環(huán)境改善方面去提高檢測結果的可靠性。
[0004]但是不論檢測條件多么高端，人眼受生物本身功能限制，都只能檢測出比較明顯的宏觀缺陷，無法對拋光片表面狀態(tài)做明確的界定，無法對拋光片表面更微小的顆粒或蝕坑進行量化考核，更無法表征拋光片表面的一致性。采用常規(guī)方法注定不會有比較可靠的評判方法可以確定什么樣的表面鍵合后不會出現(xiàn)導致鍵合片報廢的大空洞。<br/>[0005]為了解決這一問題，有一部分廠家在目檢之后又追加了表面顆粒度檢測，一般按照粒徑大小進行數(shù)量控制，例如規(guī)定粒徑大于0.5μm的顆粒數(shù)量不大于10個/片，或粒徑大于0.3μm的顆粒數(shù)量不大于10個/片等。應用效果證明，附加上表面顆粒度數(shù)量也無法從根本上避免鍵合成品率不高的問題。主要原因有兩方面：一方面，經(jīng)檢測顆粒度滿足要求的拋光片要放人片盒內進行包裝存儲,拋光片邊緣與片盒直接接觸,包裝材料是否會帶來新的沾污,包裝后是否存在漏氣、存儲環(huán)境以及存儲時間的長短都會對拋光片的表面質量帶來一定的影響，鍵合廠家使用的時候已經(jīng)無法確認表面是否發(fā)生了變化；另一反面由拋光工藝以及拋光液性能導致的表面均勻性的較大差距，采用這種方式根本無法表征，而表面均勻性的差距直接導致鍵合過程中微小氣泡的殘留，從而形成空洞。
[0006]除此之外，還有一些層錯、位錯、COP等晶體缺陷的檢測方法可以借鑒，如申請?zhí)枮椤?01910104744.0”、“201110375564.X”的申請，但是這些可借鑒的技術和方法目標只是針對能夠通過腐蝕表現(xiàn)出形貌特征的原生缺陷有無的預估判斷，而鍵合工藝過程中導致空洞出現(xiàn)的影響因素很多，只要不經(jīng)過深腐蝕，原生缺陷對其影響非常微弱，并且原生缺陷與表面的潔凈程度、表面粗糙度、表面狀態(tài)的均勻性以及后期污染等也沒有必然的聯(lián)系，無法實質性地提高提高鍵合工藝地成品率。
[0007]為了提高硅硅直接鍵合工藝的成品率和穩(wěn)定性，急需一種全面的表面評估方法來
來實現(xiàn)硅單晶片表面質量的量化考核。
[0008]
技術實現(xiàn)思路
鑒于現(xiàn)有技術的狀況及存在的不足，本專利技術提供了一種直接鍵合用硅單晶拋光片表面質量的評價方法，先采用目檢的方式進行全檢，通過細化具體觀察方式確保大缺陷的檢出率；然后抽樣進行表面顆粒度的檢測以確定表面清潔程度，并給出了具體的檢測方法和該類產品的合格判據(jù)；接著采用表面Haze掃面的方式檢測晶片表面均勻性，以量化考核的方式避免拋光液傳導不均勻引起的局部蝕坑或突起增大的問題；前面三步檢驗合格的樣品進行表面粗糙度檢測，采用R
q
值進行拋光表面整體粗糙度的判定；最后為了避免合格片在包裝、存儲、運輸過程中出現(xiàn)二次污染情況，增加了模擬存儲運輸過程的步驟，并對經(jīng)過運輸過程模擬的樣品再次進行抽測。采用本評價方法可以精準評價精拋光片表面是否能夠滿足硅硅直接鍵合的工藝要求。
[0009]本專利技術采用的技術方案是：一種直接鍵合用硅單晶拋光片表面質量的評價方法，步驟如下：步驟一，采用強光燈下目檢的方式，對表面質量進行初步判斷；（1）在檢測環(huán)境凈化級別不低于ISO4級的環(huán)境下，利用照度不小于2300001
×
的強光燈，用目檢的方式對硅單晶拋光片表面質量進行初步判斷，目的是檢查拋光片表面有無崩邊、桔皮、裂紋、淺坑、刀痕、條紋、腐蝕坑、劃道、亮點、沾污、霧、顆粒、未拋好區(qū)域、小丘、孿晶較大表面缺陷；（2）具體檢測方法為：用真空吸筆吸住硅單晶拋光片背面邊緣部分，放在強光燈下仔細觀察，將硅單晶拋光片與燈光呈45
o
角，沿一個方向緩慢轉動硅單晶拋光片，再將硅單晶拋光片與燈光呈135
o
角緩慢轉動硅單晶拋光片掃過全部表面；最后將硅單晶拋光片表面與強光燈光源之間的夾角在0
o
至180
o
之間緩慢轉換角度；（3）目檢采用全檢的方式，目檢檢出缺陷的硅單晶拋光片為不合格，目檢未檢出缺陷的硅單晶拋光片抽樣進行下一步檢驗；步驟二，強光燈下目檢合格的晶片進行表面顆粒度檢測；（1）顆粒度和霧值檢測采用激光光源法，優(yōu)選光源密度為常規(guī)，再優(yōu)選光源密度為高；（2）顆粒度和霧值檢測采用激光螺旋掃描法進行檢測，優(yōu)選的掃描螺距為100μm，再優(yōu)選的掃描螺距為50μm，再優(yōu)選掃描螺距為25μm，再優(yōu)選掃描螺距為10μm；（3）硅單晶拋光片的掃描區(qū)域為邊緣去除2-3mm；（4）檢測結果按照不同顆粒直徑檔檢測到的顆粒總數(shù)判斷；顆粒直徑分檔方法為：0.1μm
?-
0.2μm，0.2μm-0.3μm，0.3μm-0.4μm，0.4 μm-0.5μm，0.5μm-1.0μm，1.0μm-2.0μm，其中直徑0.2μm-0.3μm顆粒不超過20個，且沒有檢測出直徑大于0.3μm以上顆粒的硅單晶拋光片可判定為表面顆粒度合格，檢測出直徑0.3μm以上顆粒或直徑0.2μm-0.3μm的顆粒總數(shù)超過20個，則判定為表面顆粒度不合格；（5）判定為表面顆粒度不合格的硅單晶拋光片需要重復一次清洗工藝，再次抽樣檢測，如果達到表面顆粒度合格標準，則判定為合格，如果未能達到表面顆粒度要求，則判定為不合格；（6）表面顆粒度檢測是抽樣檢測，抽樣數(shù)量及方法按照現(xiàn)行國標規(guī)定進行，出現(xiàn)一片不合格則判定為不合格，后面步驟三到步驟五均采用相同的抽樣方式；步驟三，小于表面顆粒檢測范圍的表面不平坦狀況采用Haze值來表征，經(jīng)表面顆粒度
檢測合格的樣品才有必要進行表面霧值掃描；（1）Haze值用接收到的散射光強度與激光發(fā)射器發(fā)射出的光強度比值來表征，因此表面越平坦，檢測值越小；（2）將所有掃描點接收到的霧值信號采用分區(qū)間統(tǒng)計的方法進行定量分析，區(qū)間的劃分方法為0.0042 PPM
?-
0.0231PPM，0.0231 PPM
?-
0.0421PPM，0.0421 PPM
?-
0.0611PPM，0.0611 PPM
?-
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種直接鍵合用硅單晶拋光片表面質量的評價方法，其特征在于，步驟如下：步驟一，采用強光燈下目檢的方式，對表面質量進行初步判斷；（1）在檢測環(huán)境凈化級別不低于ISO4級的環(huán)境下，利用照度不小于2300001
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的強光燈，用目檢的方式對硅單晶拋光片表面質量進行初步判斷，目的是檢查拋光片表面有無崩邊、桔皮、裂紋、淺坑、刀痕、條紋、腐蝕坑、劃道、亮點、沾污、霧、顆粒、未拋好區(qū)域、小丘、孿晶較大表面缺陷；（2）具體檢測方法為：用真空吸筆吸住硅單晶拋光片背面邊緣部分，放在強光燈下仔細觀察，將硅單晶拋光片與燈光呈45
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角，沿一個方向緩慢轉動硅單晶拋光片，再將硅單晶拋光片與燈光呈135
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角緩慢轉動硅單晶拋光片掃過全部表面；最后將硅單晶拋光片表面與強光燈光源之間的夾角在0
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之間緩慢轉換角度；（3）目檢采用全檢的方式，目檢檢出缺陷的硅單晶拋光片為不合格，目檢未檢出缺陷的硅單晶拋光片抽樣進行下一步檢驗；步驟二，強光燈下目檢合格的晶片進行表面顆粒度檢測；（1）顆粒度和霧值檢測采用激光光源法，優(yōu)選光源密度為常規(guī)，再優(yōu)選光源密度為高；（2）顆粒度和霧值檢測采用激光螺旋掃描法進行檢測，優(yōu)選的掃描螺距為100μm，再優(yōu)選的掃描螺距為50μm，再優(yōu)選掃描螺距為25μm，再優(yōu)選掃描螺距為10μm；（3）硅單晶拋光片的掃描區(qū)域為邊緣去除2-3mm；（4）檢測結果按照不同顆粒直徑檔檢測到的顆粒總數(shù)判斷；顆粒直徑分檔方法為：0.1μm
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0.2μm，0.2μm-0.3μm，0.3μm-0.4μm，0.4 μm-0.5μm，0.5μm-1.0μm，1.0μm-2.0μm，其中直徑0.2μm-0.3μm顆粒不超過20個，且沒有檢測出直徑大于0.3μm以上顆粒的硅單晶拋光片可判定為表面顆粒度合格，檢測出直徑0.3μm以上顆粒或直徑0.2μm-0.3μm的顆粒總數(shù)超過20個，則判定為表面顆粒度不合格；（5）判定為表面顆粒度不合格的硅單晶拋光片需要重復一次清洗工藝，再次抽樣檢測，如果達到表面顆粒度合格標準，則判定為合格，如果未能達到表面顆粒度要求，則判定為不合格；（6）表面顆粒度檢測是抽樣檢測，抽樣數(shù)量及方法按照現(xiàn)行國標規(guī)定進行，出現(xiàn)一片不合格則判定為不合格，后面步驟三到步驟五均采用相同的抽樣方式；步驟三，小于表面顆粒檢測范圍的表面不平坦狀況采用Haze值來表征，經(jīng)表面顆粒度檢測合格的樣品才有必要進行表面霧值掃描；（1）Haze值用接收到的散射光強度與激光發(fā)射器發(fā)射出的光...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：索開南，楊洪星，張偉才，龐炳遠，李聰，陳晨，楊靜，王雄龍，鄭萬超，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第四十六研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：