晶片键合基础介绍

选择键合技术的程序通常依赖于一系列要求,如温度限制、密闭性要求和需要的键合后对准精度。键合的选择包括标准工业工艺,如阳极键合、玻璃浆料键合和黏着键合,以及新发展的低温共晶键合,金属扩散(共熔晶)键合和特定应用中的硅熔融键合。     

化合物半导体晶片和器件键合技术进展

半导体晶片直接键合技术已成为半导体工艺的一门重要技术 ,它对实现不同材料器件的准单片集成、光电子器件的性能改善和新型半导体器件的发展起了极大的推动作用。文中详细叙述了近十年来 - 族化合物半导体键合技术的主要实验方法 ,并对各种键合方法的优缺点进行了比较 ,结合自己的工作对化合物半导体的键合机理和界面特性做了总结 ,针对目前的研究工作和应用做了展望     

基于湿法表面活化处理的InP/SOI晶片键合技术

为了实现集成硅基光源,研究了基于湿法表面处理的InP/SOI直接键合技术。采用稀释的HF溶液对InP晶片进行表面活化处理,同时采用Piranha溶液对SOI晶片进行表面活化处理,实现了二者的低温直接键合。分别采用刀片嵌入法和划痕测试仪对样品的键合强度进行了定性及定量分析。同时,采用超声波扫描显微镜及扫描电子显微镜对键合界面的缺陷信息及键合截面的微观特性进行了评估。分析结果表明:提出的键合工艺可以获得较好的键合效果。     

SOI晶片制造技术及其应用前景

介绍了近年来国外ＳＯＩ晶片制造技术的进展及ＳＯＩ晶片在ＵＬＳＩ方面的应用情况。     

硅直接键合工艺对晶片平整度的要求

本文用弹性力学近似，给出了键合工艺对硅片表面平整度的定量要求以及沾污粒子与孔洞大小洞的关系，并用Ｘ射线双晶衍射技术和红外透射图象对键合硅片进行了实验研究。     

低温晶片键合技术及在通信光电子器件中的应用

简单介绍了晶片键合的基本原理,指出了实现低温晶片键合的必要性;通过对比低温晶片键合技术的实现方式及其在通信光电子器件中的应用,指明表面改性是实现低温晶片键合的最有效手段.     

基于Al2O3中间层的InP/SOI晶片键合技术研究

研究了基于Al2O3中间层的InP/SOI晶片键合技术.该方案利用原子层沉积技术在SOI晶片表面形成Al2O3作为InP/SOI键合中间层,同时采用氧等离子体工艺对晶片表面进行活化处理.原子力显微镜和接触角测试结果表明,氧等离子体处理使得晶片的表面特性更适于实现键合.透射电子显微镜和X射线能谱仪测试结果证实,采用Al2O3中间层可以实现InP晶片与SOI晶片的可靠键合.     

冷光源检测晶片键合质量的实现

利用红外透射原理,即根据键合晶片中键合部分可以透光而未键合部分几乎不能透光的原理,同时采用冷光源的独特方法构建了键合质量测试平台以用于初步筛选符合下一步工艺探索的高质量键合晶片.     

晶片键合在AlGaInP发光二极管中的应用

(AlxGa1-x)0.5In0.5P高亮度发光二极管是在GaAs衬底上匹配外延的，它的外量子效率受限于吸收光线的GaAs衬底。LED晶片键合技术可以把LED外延片和GaP透明衬底、金属镜面衬底或蓝宝石衬底结合以提高出光效率。本文对上述三种晶片键合的器件制备过程和器件特点进行了描述。     

晶片键合技术及其在垂直腔型器件研制中的应用

叙述了晶片键合技术的发展概况、基本原理和基本方法,分析了实现长波长垂直腔型器件的难点。最后介绍了晶片键合技术在长波长垂直腔型器件研制中的应用。     

硅基键合InP-InGaAsP量子阱连续激光器的研制

采用键合技术在Si基上制备了InP-InGaAsP量子阱激光器,实现了电注入室温连续工作.采用低温直接键合的方法,将Si衬底和InP-InGaAsP外延片键合在一起,并制成条宽6μm的脊波导边发射激光器.室温连续工作的1.55μm激光器阈值电流为48mA,对应的阈值电流密度和微分电阻分别为2.13kA/cm2和5.8Ω,在约220mA时输出光功率达15mW.     

硅基键合InP-InGaAsP量子阱连续激光器的研制

采用键合技术在Si基上制备了InP-InGaAsP量子阱激光器,实现了电注入室温连续工作.采用低温直接键合的方法,将Si衬底和InP-InGaAsP外延片键合在一起,并制成条宽6μm的脊波导边发射激光器.室温连续工作的1.55μm激光器阈值电流为48mA,对应的阈值电流密度和微分电阻分别为2.13kA/cm2和5.8Ω,在约220mA时输出光功率达15mW.     

晶圆叠层3D封装中晶圆键合技术的应用

论述了晶圆叠层3D封装中的典型工艺——晶圆键合技术,并从晶圆键合原理、工艺过程、键合方法、设备要求等方面对其进行了深入探讨;以期晶圆叠层3D封装能够应用到更加广泛的领域。     

圆片键合强度测试方法分析

介绍了三种典型的圆片键合强度表现形式:抗拉强度、剪切强度和粘接强度.针对每种表现形式的特点,分析了相应的测试方法.抗拉和剪切强度以力为表征,主要的测试方法是一维直拉法,可测78.4 MPa强度以下的键合样件,但是测试样件制备要求比较严格;粘接强度是以能量形式表征键合强度,可以从本质上了解键合质量,主要测试方法是DCBT法.但是DCBT法需要精确计算所做的功,对测试设备要求较高.因此,抗拉和剪切强度主要应用于生产实际中而粘接强度侧重于科研工作.     

晶片键合质量的红外检测系统设计

基于晶片的红外透射原理,设计并搭建了晶片直接键合质量红外检测装置,并利用图像处理技术开发了相应的软件模块,可以快速获取键合界面的特性参数,如空洞分布、大小及键合率等,从而实现晶片直接键合质量的快速评估.同时,将该红外检测装置与硅片键合装置结合一体,可以实时监测硅片直接键合工艺.通过分析不同工艺条件下所获得的键合片质量,包括键合率、缺陷分布以及键合强度等参数的比较,可以有助于理解晶片键合的机理,实现键合工艺的优化.     

玻璃中介硅圆片键合研究

研究了玻璃中介圆片键合的方法.当采用低转化温度的玻璃粉末为中介玻璃层时,可在410℃实现强度较好的硅圆片键合,而如果将温度提高到430℃,键合强度可以达到4MPa.     

表面翘曲度对晶圆直接键合的影响

根据薄板弯曲理论,推导出晶圆表面翘曲度及夹具形状影响晶圆直接键合的理论公式,很好地解释了晶圆材料性质及尺寸大小对直接键合的影响.利用理论公式比较了晶圆在外压力和无外压力作用下翘曲度对晶圆直接键合的不同影响,结果表明晶圆键合后的形状由晶圆的初始形状及键合所用的夹具决定.最后应用有限元进行了仿真分析,仿真结果表明,晶圆存在一定翘曲度时施加合适的外压力将有助于晶圆的直接键合.     

晶圆键合技术在LED应用中的研究进展

简要介绍了晶圆键合技术在发光二极管(LED)应用中的研究背景,分别论述了常用的黏合剂键合技术、金属键合技术和直接键合技术在高亮度垂直LED制备中的研究现状,包括它们的材料组成和作用、工艺步骤和参数以及优缺点.其中,黏合剂键合是一种低温键合技术,且易于应用、成本低、引入应力小,但可靠性较差;金属键合技术能提供高热导、高电导的稳定键合界面,与后续工艺兼容性好,但键合温度高,引入应力大,易造成晶圆损伤;表面活化直接键合技术能实现室温键合,降低由于不同材料间热失配带来的负面影响,但键合良率有待提高.     

晶片直接键合所需表面粗糙度条件

根据JKR接触理论,推导出晶片直接键合时晶片接触表面粗糙度需要满足的条件,其中晶片接触表面粗糙度的描述是基于缝隙长度和缝隙高度的正弦波模型.分析结果表明,晶片直接键合的条件与无量纲参数α有关.以硅片键合为例,根据参数α可以把硅片键合分为三种类型:硅片直接键合(α＞1.065);在外压力作用下键合(0.57＜α＜1.065)和有空洞产生的键合(α＜0.57).实验数据与理论结果吻合得很好.     

晶片直接键合所需表面粗糙度条件

根据JKR接触理论,推导出晶片直接键合时晶片接触表面粗糙度需要满足的条件,其中晶片接触表面粗糙度的描述是基于缝隙长度和缝隙高度的正弦波模型.分析结果表明,晶片直接键合的条件与无量纲参数α有关.以硅片键合为例,根据参数α可以把硅片键合分为三种类型:硅片直接键合(α＞1.065);在外压力作用下键合(0.57＜α＜1.065)和有空洞产生的键合(α＜0.57).实验数据与理论结果吻合得很好.