工艺集成作者

为什么贴合后退火必须结合此前铜的状态判断

贴合后退火作用于此前工艺留下的铜与界面,可以促进有用连接,但不利的初始铜状态也可能贡献后续空洞。必须把该操作放在材料历史中解释。[P1]

贴合时相遇的两种界面

所引混合贴合研究区分铜连接与介质贴合。表面几何影响对向铜垫能否形成预期接触,铜垫内部状态也重要,所以平坦度不是完整输入条件。[P1]

研究报告此前电沉积铜处理与后续贴合加热后观察到的空洞有关,并以既有空位在贴合界面附近聚集解释。它是该研究报告的机制,不代表所有贴合后空洞都来自同一原因。[P1]

Process checkpoint · 工艺坐标

40nmBONDStep 290
工艺截面示意图 · 40nm BSI CMOS Image Sensor · 步骤 290

理解 CIS/ISP Wafer TC Bond 的工艺作用

辨认相遇的铜与介质界面,解释为何贴合前状态重要。

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  1. 1. CIS/ISP Wafer TC Bond
  2. 2. Post-Bond Anneal
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加热结果不是单向变化

原子移动能力可支持连接与微结构演变,也能让不利起始状态演变成另一种缺陷。因此热处理需要预期结果和风险评价,不能假定每种结构变化都是“修复”。

这不同于只把贴合理解为两张洁净表面压在一起。体内及近界面的历史可继续影响相遇表面的后续演变。

对向铜垫携带既有空位状态;后续加热可助连接,也可在研究中的不利状态下形成空洞。

条件与反例

堆叠机械连接不独立认证每个电连接;铜垫平坦不认证空位含量低;单项电阻观察也不确定空洞的微观根因。该研究分别评价结构与电学证据。[P1]

不得把它的退火阈值、连接间距或可靠性测量移给本 Flow。支持的学习结论是依赖起始状态,以及需要不同终点。

追踪两个工位的交接

在贴合处辨认铜与介质界面,在后续退火处解释预期增强和一种有条件的既有状态风险,再说出哪些证据能区分“堆叠连接了”与“电连接可靠”。

本任务在现有热压贴合综述之外增加依赖前史的缺陷机制,不重写其连接顺序。

参考来源

[P1] 论文2016

Novel stacked CMOS image sensor with advanced Cu2Cu hybrid bonding

Y. Kagawa, N. Fujii, K. Aoyagi, Y. Kobayashi, S. Nishi, N. Todaka et al. · International Electron Devices Meeting

DOI: 10.1109/IEDM.2016.7838375

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常见问题

贴合后加热总会消除空洞吗?
不会。研究系统中,既有材料状态可贡献后续空洞形成。[P1]
铜垫平坦证明空位状态良好吗?
不证明。几何与内部缺陷数量是不同性质。
可把引用可靠性赋给本 Flow 吗?
不可以。研究支持其机制与受测结构,不支持未经测量的 Flow 性能。[P1]

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