通过直接晶圆键合评估兆声波清洗技术

就微粒污染而言，不同的微电子工艺需要非常干净的表 面。其中，直接晶片键合在微粒清洁度方面有非常苛刻 的要求。目前的工作描述了单晶片兆频超声波清洗方法的开发、测试和验证，该方法利用换能器设计，满足生 产规模晶片键合和其他极低颗粒应用的极端颗粒中性、颗粒去除效率和可重复性要求。晶圆粘合也将被用作一种表征技术。

 自20世纪90年代以来，半导体晶片清洗已被广泛研究，以解决前端和后端污染 问题。主要问题之一是表面颗粒污染。微电子、微机电系统或3D工艺中的许多应用需要非常干净的表面。其中，直接晶圆键合(DWB)在粒子清洁度方面有非常严格的要求。事实上，对于200毫米的硅晶片，已知直径为1微米的颗粒会产生： 直径约1厘米的结合缺陷。这里，除了粒子的经典表面表征，DWB技术还可以作为测试兆频超声波技术去除粒子汚染特性效率的一种有效方法而提出。我们将这项工作的重点放在使用创新的兆频超声波清洗技术清洗颗粒表面，并使用这两种技术对其进行表征。

实验

    在这些实验中使用了径向均匀面积兆频超声波换能器，即兆频超声波换能 器(见图1)。该换能器将声能耦合到由基底和换能器表面形成的充满流体的) 间隙中。并且关闭了声能。在图lb中，兆频超声波功' 率开启，频率约为1兆赫，功率密度为IW/平方厘米。然后我们可以看到流 体内部产生的兆声波。该形状和谐振器设计确保了旋转基底的整个表面上. 的均匀声剂量，而没有扫描运动。对正向和反射射频功率以及晶体温度的 持续监控确保了一致且可重复的声学处理条件。

在LETI洁净室的自动焊接系统(EVG 850LT)的焊接前清洗站中集成了一 个兆兆兆区域兆声换能器。这项工作是用V3双区(200/300毫米)MegPie和单 晶蓝宝石谐振器完成的。对于这些实验，使用了两种工艺流体:高纯度去离子: 水(DIW)和稀氨水溶液(2%)。清洗所有的硅表面清洗步骤都是在FSI麦哲伦号上用200毫米晶圆完成的。

图1°大面积兆声换能器q a）梅格派？已就位但已关闭。b）） 打开后。我们可以看到流体内部产生的兆声波。

表2）。在兆频超声波清洗过程之后，随后的SP2分析显示均匀的去除率和大 于95 %的PRE值，并且通常达到100 %的去除率。

图3:被氮化物颗粒污染的一个晶片的MegPie清洗前后的颗粒尺寸分布。

图5:兆欧表下声干扰的声能特性。

这种高颗粒去除效率也可以用直接晶片键合技术来证明。如图6所示，即 使使用声学显微镜，在对氮化物颗粒污染的晶片进行MegPie清洗后，也 可以実现无空隙的结合界面，突出显示大颗粒已经被有效去除。

总结

我们通过在硅晶片的顶面锯出100um深的线来构图晶片。就在锯切之后，由于颗粒污染，不可能将晶片粘合到干净的表面上。在； 这种表面上，也不建议用刷子去除颗粒，因为锋利的线条边缘会切割材料。然后，我们使用来清洁表面。在，我们可以看到我 们能够将这个表面粘合在干净的晶片上，这证明了清洁技术在图案化表. 面上的良好效率。显然，DWB没有提供任何信息战壕的清洁度。必须进行其他调查，以确定沟槽内清洁过程的特征。