结合强度的测量方法和样品技术

本发明专利技术实施例公开了一种结合强度的测量方法和样品。其中，该测量方法包括：提供待测量样品，至少包括堆叠设置的第一衬底、一层或多层功能层及第二衬底，第一衬底表面的材料与第二衬底表面的材料相同；通过热固型粘接剂，将第一连接件固定在第一衬底表面的第一位置，并将第二连接件固定第二衬底表面与第一位置对应的第二位置；其中，第一连接件的材料与第二连接件的材料相同，且第一连接件的热膨胀系数与第一衬底的热膨胀系数的差值小于预设值；第二连接件的热膨胀系数与第二衬底的热膨胀系数的差值小于预设值；在第一连接件和第二连接件上分别施加相反方向的载荷；利用获得的待测量样品破坏时相对应的载荷的载荷值，分析样品的结合强度。的结合强度。的结合强度。

【技术实现步骤摘要】
结合强度的测量方法和样品


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种结合强度的测量方法和样品。

技术介绍

[0002]三维芯片在晶圆生产、封装和使用等诸多场景中，会遇到复杂的应力状态，如残余应力、热加工产生的热应力、化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)过程中产生的剪切力、划片工艺对边缘产生的冲击力、硅基底减薄过程中产生的弯曲应力。这些作用力均会影响晶圆的膜层间或膜层内部结构的结合状态，进而影响三维芯片的可靠性。为了提高三维芯片的可靠性及标准化程度，有必要对晶圆的膜层间或膜层内部结构的结合强度进行评估。
[0003]然而，相关技术中，在进行晶圆的膜层间或膜层内部结构的结合强度测量时，存在测量成功率低的问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提出一种结合强度的测量方法和样品。
[0005]本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0006]本专利技术实施例提供了一种结合强度的测量方法，包括：
[0007]提供待测量样品，所述待测量样品至少包括堆叠设置的第一衬底、一层或多层功能层及第二衬底，所述第一衬底表面的材料与第二衬底表面的材料相同；
[0008]通过热固型粘接剂，将第一连接件固定在所述第一衬底表面的第一位置，并将第二连接件固定所述第二衬底表面与所述第一位置对应的第二位置；其中，所述第一连接件的材料与第二连接件的材料相同，且所述第一连接件的热膨胀系数与第一衬底的热膨胀系数的差值小于预设值、所述第二连接件的热膨胀系数与第二衬底的热膨胀系数的差值小于所述预设值；
[0009]在所述第一连接件和第二连接件上分别施加相反方向的载荷；
[0010]利用获得的所述待测量样品破坏时相对应的载荷的载荷值，分析所述样品的结合强度。
[0011]上述方案中，利用获得的所述载荷值分析所述样品的结合强度，包括：
[0012]确定所述待测量样品破坏时，保存当前施加的所述载荷值；
[0013]利用保存的载荷值，分析所述样品的结合强度。
[0014]上述方案中，所述第一衬底表面的材料和第二衬底表面的材料均为硅，且所述第一连接件的材料和第二连接件的材料均包括可伐合金、因瓦合金、钨、钼、钨铜合金中的一种或多种。
[0015]上述方案中，所述预设值小于或等于4
×
10
‑6K
‑1。
[0016]上述方案中，所述第一位置与第二位置在与所述第一衬底垂直的方向上的投影重合，且所述第一位置靠近所述第一衬底表面的边缘。
[0017]上述方案中，所述热固型粘接剂包括环氧树脂型本胶和硬化剂。
[0018]上述方案中，所述提供待测量样品包括：
[0019]提供包括第一衬底、位于所述第一衬底的上的第一功能层的第一半导体结构；
[0020]提供包括第二衬底、位于所述第二衬底的上的第二功能层的第二半导体结构；
[0021]将所述第一半导体结构与所述第二半导体结构面对面贴合。
[0022]上述方案中，所述第一半导体结构与所述第二半导体结构为相同的半导体结构。
[0023]上述方案中，所述提供待测量样品，包括：
[0024]提供待测量结构；
[0025]将所述待测量结构切割为预设尺寸，得到所述待测量样品。
[0026]上述方案中，利用电镜对所述待测量样品破坏的区域进行观察，从而进行结合强度分析。
[0027]上述方案中，所述方法用于测量三维存储器芯片的膜层间或膜层内部的结合强度。
[0028]本专利技术实施例还提供了一种结合强度的测量样品，包括：
[0029]待测量样品，所述待测量样品至少包括堆叠设置的第一衬底、一层或多层功能层及第二衬底，所述第一衬底表面的材料与第二衬底表面的材料相同；
[0030]固定在所述第一衬底表面的第一位置的第一连接件；
[0031]固定在所述第二衬底表面与所述第一位置对应的第二位置的第二连接件；其中，
[0032]所述第一连接件的材料与第二连接件的材料相同，且所述第一连接件的热膨胀系数与第一衬底的热膨胀系数的差值小于预设值、所述第二连接件的热膨胀系数与第二衬底的热膨胀系数的差值小于所述预设值。
[0033]上述方案中，所述第一衬底表面的材料和第二衬底表面的材料均为硅，且所述第一连接件的材料和第二连接件的材料均包括可伐合金、因瓦合金、钨、钼、钨铜合金中的一种或多种。
[0034]上述方案中，所述预设值小于或等于4
×
10
‑6K
‑1。
[0035]上述方案中，所述第一位置与第二位置在与所述第一衬底垂直的方向上的投影重合，且所述第一位置靠近所述第一衬底表面的边缘。
[0036]在本专利技术的实施例中，由于采用的连接件的材料与衬底表面的材料的热膨胀系数的差异较小，避免了连接件与衬底在进行固定时，由于加热、冷却所产生的较大的残余应力，进而降低了结合强度测量过程中的连接件与衬底之间的界面开裂而导致测量失败的概率，如此，利用本专利技术实施例的提供的结合强度的测量方法在进行晶圆的膜层间或膜层内部结构的结合强度测量时，可以获得较高的测量成功率。
附图说明
[0037]图1为相关技术中对待测量样品进行双悬臂梁试验的示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例提供的结合强度的测量方法的实现流程示意图；
[0039]图3为本专利技术实施例提供的待测量样品的剖面示意图；
[0040]图4为本专利技术实施例提供的样品的贴合过程的示意图；
[0041]图5为本专利技术实施例提供的待测量样品与连接件相连接的示意图；
[0042]图6为对本专利技术实施例提供的对待测量样品实施载荷的示意图；
[0043]图7为本专利技术实施例提供的不同材料的热膨胀系数以及热导率的点值示意图。
具体实施方式
[0044]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0045]在本专利技术的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本专利技术的限制。
[0046]为了测量并评估例如三维存储芯片产品的可靠性及标准化程度，有必要对用于形成三维存储芯片的晶圆上的膜层间或膜层内部的结合强度进行测量。相关技术中，通常采用双悬臂梁试验(Double Cantilever Beam，DCB)定量测量晶圆的膜层间或膜层内部的结合力强度。双悬臂梁拉伸法是一种宏观的键合强度测试方法，具体做法是，首先制备形成上述三维存储芯片的晶圆构成的待测量样品，通过用夹具夹住本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合强度的测量方法，其特征在于，包括：提供待测量样品，所述待测量样品至少包括堆叠设置的第一衬底、一层或多层功能层及第二衬底，所述第一衬底表面的材料与第二衬底表面的材料相同；通过热固型粘接剂，将第一连接件固定在所述第一衬底表面的第一位置，并将第二连接件固定所述第二衬底表面与所述第一位置对应的第二位置；其中，所述第一连接件的材料与第二连接件的材料相同，且所述第一连接件的热膨胀系数与第一衬底的热膨胀系数的差值小于预设值、所述第二连接件的热膨胀系数与第二衬底的热膨胀系数的差值小于所述预设值；在所述第一连接件和第二连接件上分别施加相反方向的载荷；利用获得的所述待测量样品破坏时相对应的载荷的载荷值，分析所述样品的结合强度。2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，利用获得的所述载荷值分析所述样品的结合强度包括：确定所述待测量样品破坏时，保存当前施加的所述载荷值；利用保存的载荷值，分析所述样品的结合强度。3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述第一衬底表面的材料和第二衬底表面的材料均为硅，且所述第一连接件的材料和第二连接件的材料均包括可伐KOVAR合金、因瓦INVAR合金、钨、钼、钨铜合金中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述预设值小于或等于4
×
10
‑6K
‑1。5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述第一位置与第二位置在与所述第一衬底垂直的方向上的投影重合，且所述第一位置靠近所述第一衬底表面的边缘。6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述热固型粘接剂包括环氧树脂型本胶和硬化剂。7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述提供待测量样品包括：提供包括第一衬底、位于所述第一衬底的上的第一功能层的第一半导体结构；提供包括第二衬底、位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，黄思杰，孙明琛，卫晓阳，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：