半导体器件 微机电器件 晶圆间键合强度测量 GBT 41853-2022.pdf

GB/T41853-2022/1EC62047-9:2011半导体器件微机电器件晶圆间键合强度测量1范围本文件规定了品圆键合后键合强度的测量方法，适用于硅-硅共熔键合、硅-玻璃阳极键合等多种晶圆键合方式，以及MEMS工艺、组装流程中相关结构尺寸的键合强度的评估。本文件适用于从十微米到几毫米厚的品圆间的键合强度测量。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC60749-19半导体器件机械和气候试验方法第19部分：芯片剪切强度(Semiconductordevices-Mechanical and climatic test methods-Part 19:Die shear strength)3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4测量方法4.1总则键合强度测量方法有：目测法、拉力测试法、双悬臂梁测试法、净电测试法、气泡（气密性）测试法、三点弯曲（形变）测试法，以及芯片剪切测试法。4.2目测法4.2.1目测法类型通过观察硅基片和玻璃表面颜色变化，只能判别两种材料是否键合在一起的基本信息，应采用目测法确认是否进行后续的键合强度测试，以及应选择哪个区域进行测试。应采用光学显微镜观察硅玻璃和玻璃-玻璃的键合接触面。应采用红外摄像机观察硅-硅键合接触面是否存在空隙。注：目测法是一种定性测试方法。4.2.2设备适用的检测设备可能会用到一台或多台，包括：光学显微镜(OM)、扫描声学显微镜(SAM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM),以及红外摄像机(IR)或光学摄像机(OR)。GB/T41853-2022/IEC62047-9:20114.2.3过程测量空隙面积的步骤如下：a)用红外显微镜或光学显微镜观察空隙：b)用红外摄像机或光学摄像机，或扫描声学显微镜获取空隙的图像：)用获取的图像测量空隙面积。4.2.4测试报告依据表1“注”用“/”在表1中将观察结果表示出来。表1目测法示例观察结果目测法良好合格不合格注：良好一罐合完好区域大于95%，合格一键合完好区域大于75%：不合格一键合完好区城小于75%。4.3拉力测试法4.3.1总则如图1所示，采用常规拉力测试方法测量品圆键合强度。使用不同方法制备出已键合品圆后，将品圆切割成方形试样。切片后测量试样面积(A)的尺寸。采用合适的黏结剂将试样的正面与背面分别粘到与负载单元相连的上螺柱和下螺柱表面。施加向上的拉力直到发生断裂。如果晶圆间键合强度非常强，断裂通常发生在黏结剂界面。这种情况下不适合采用拉力测试法测试。因此，拉力测试法仅适用于键合强度不太大且可以从键合界面断裂的情况。在拉动过程中，可以测量到随时间变化的施加的力或斯裂力(F),如附录A所示。因此，键合强度可用公式(1)计算。0.=Ann1ns1snn(1)式中：。一键合解除或断裂发生时的键合强度；F。一键合解除或斯裂发生时施加的力（斯裂力）：A一试样的面积。2