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。
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。
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。
Process checkpoint · 工艺坐标
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。
与「为什么贴合后退火必须结合此前铜的状态判断」相关的流程位置:40nm BSI CMOS Image Sensor · BOND · Step 290
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。
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。
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
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