Page 43 - 電路板季刊第107期

1. 透過後段製程 (Back-end-of-line, BEOL) 將銅墊製作於二氧化矽栓孔
(Via)內，並透過化學機械平坦化將銅墊控制略低於二氧化矽表面。
電路板季刊 2025.4 專業技術 41
2. 對齊上下晶圓(或晶片)之銅墊。
3. 室溫下進行介電質(SiO2)接合。
2. 對齊上下晶圓(或晶片)之銅墊。
3. 室溫下進行介電質(SiO2)接合。
4. 透過後退火，利用銅與二氧化矽之間的熱膨脹係數不匹配，銅墊發生
4. 透過後退火，利用銅與二氧化矽之間的熱膨脹係數不匹配，銅墊發生熱膨脹並接觸
熱膨脹並接觸對側銅墊，實現銅對銅接合。
對側銅墊，實現銅對銅接合。

圖一、 異質接合之製程流程，包含晶圓 (或晶片) 對位、室溫下實現介電質接合、及透過後退火
圖
圖 一、異質接合之製程流程，包含晶圓 (或晶片) 對位、室溫下實現介電質接
一
、
完成銅對銅接合。(a) 銅墊凹陷量 (Cu recess) 最佳化及 (b) 銅墊凹陷量過量之情況 [3]。
合、及透過後退火完成銅對銅接合。(a) 銅墊凹陷量 (Cu recess) 最佳化及 (b) 銅
由於銅墊的熱膨脹量僅數奈米，因此銅墊凹陷量 (Cu recess) 對於製程良率的影
墊凹陷量過量之情況 [3]。
響至關重要，若銅墊凹陷量在化學機械平坦化出現過磨 (Over-polishing) 之情況，如
圖 一 (b)，銅墊將無法在退火下完成接合，導致接點斷路。因此，異質接合對於化學
由於銅墊的熱膨脹量僅數奈米，因此銅墊凹陷量 (Cu recess) 對於製程良率
機械平坦化的要求非常嚴苛，取得銅墊於接合溫度下的熱膨脹量亦對預估製程窗口非
常關鍵。此外，隨著接點間距及銅墊尺寸縮小，銅膨脹量的減少將導致良率下降。因
的影響至關重要，若銅墊凹陷量在化學機械平坦化出現過磨 (Over-polishing) 之
此，精確量測銅墊膨脹量對於異質接合製程的最佳化至關重要。本研究將利用臨場升
情況，如圖 一 (b)，銅墊將無法在退火下完成接合，導致接點斷路。因此，異質
圖
一
溫原子力顯微鏡，實時觀察銅墊在高溫下的熱膨脹行為，並取得其熱膨脹量，揭示尺
接合對於化學機械平坦化的要求非常嚴苛，取得銅墊於接合溫度下的熱膨脹量
寸微縮對於異質接合的挑戰。
亦對預估製程窗口非常關鍵。此外，隨著接點間距及銅墊尺寸縮小，銅膨脹量
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的減少將導致良率下降。因此，精確量測銅墊膨脹量對於異質接合製程的最佳
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化至關重要。本研究將利用臨場升溫原子力顯微鏡，實時觀察銅墊在高溫下的
原子力顯微鏡主要透過懸臂上的探針掃描樣品表面，並以雷射與光電偵測器記
錄高度變化以獲取表面形貌資訊。為精確量測銅墊膨脹，本研究使用具備溫控功能的
熱膨脹行為，並取得其熱膨脹量，揭示尺寸微縮對於異質接合的挑戰。
Dimension ICON AFM (Bruker Inc.)，並在氬氣 (Ar) 保護下，於室溫至200℃範圍內
進行測量。利用輕拍模式(Tapping Mode)可達到次奈米的垂直解析度，確保對銅墊膨
實驗方法
實
脹的高精度量測。此儀器之示意圖如圖二。 驗 方 法

1. 臨場升溫原子力顯微鏡
(In-situ AFM) 的配置及原理

原子力顯微鏡主要透過懸臂上的探針掃描樣品表面，並以雷射與光電偵測