硅片直接键合技术及其应用

本文简要介绍硅片直接键合和它的减薄技术以及该技术在微电子学中的应用。     

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.     

硅/硅直接键合的界面应力

硅/硅直接键合技术广泛应用于SOI,MEMS和电力电子器件等领域,键合应力对键合的成功和器件的性能产生很大的影响。键合过程引入的应力主要是室温下两硅片面贴合时表面的起伏引起的弹性应力;高温退火阶段由于两个硅片的热膨胀系数不同引起的热应力和由于界面的本征氧化层或与二氧化硅键合时二氧化硅发生粘滞流动引起的粘滞应力。另外,键合界面的气泡、微粒和带图形的硅片键合都会引入附加的应力。     

硅片的直接键合

本文叙述有关硅片的直接键合技术工艺过程,键合特性及其应用.它是将已知的玻璃封接技术应用到硅片上,键合强度和键合电特性都很好,可适用于功率器件和传感器.但是这技术出现不久,基本特性不十分清楚有待今后进一步发展.一、引言硅片直接键合是不须要粘接剂及其他材料介入而由同样两片硅片直接键合的技术.基本上是将两片相同的经过镜面处理的硅片洗净,直接接触,键合的方法只须经过热处理就能     

Si-玻璃阳极键合失效机理研究

在采用Si-玻璃阳极键合技术制备微惯性传感器的过程中,实验发现键合圆片中心区域键合失效。通过对键合机理和工艺过程进行分析,认为湿法腐蚀工艺引入钾离子(K+)污染是造成键合失效的主要原因,也可以对键合失效现象给出合理的解释。改变工艺参数进行了键合对比实验,结果表明,未受K+污染的键合圆片没有发生键合失效现象。提出了解决键合失效问题的两种方案,并首次提出在Si片表面生长氧化层提高失效区键合强度的方法;从理论上分析了增加SiO2介质层的可行性。强度测试结果表明,在SiO2厚度为150nm时,键合剪切强度达到14MPa,验证了方案的可靠性。利用上述方法制备出微加速度传感器敏感结构。     

玻璃晶体键合的探讨

本文研究了采用键合技术把玻璃和晶体材料有机的结合,并应用于光学器件的制作.特别研究了预处理、退火等工序对键合工艺的影响.结果表明预处理、退火等工序都是必不可少的步骤.随着退火时间的增加,结合强度显著提高.     

玻璃晶体键合的探讨

本文研究了采用键合技术把玻璃和晶体材料有机的结合,并应用于光学器件的制作.特别研究了预处理、退火等工序对键合工艺的影响.结果表明:预处理、退火等工序都是必不可少的步骤.随着退火时间的增加,结合强度显著提高.     

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.     

InP材料直接键合技术

研究了InP/InP的直接键合技术,给出了详细的InP/InP键合样品的电特性随健合工艺条件变化的数据,在低于650℃的键合温度下实现了InP/InP大面积的均匀直接键合,获得了与单晶InP衬底相同的电特性和机械强度.在器件的键合实验中也获得了成功,在InGaAsP/InP多量子阱激光器结构的外延面上键合p-InP衬底后制作的激光器激射特性良好.     

InP材料直接键合技术

研究了 In P/In P的直接键合技术 ,给出了详细的 In P/In P键合样品的电特性随健合工艺条件变化的数据 ,在低于 6 5 0℃的键合温度下实现了 In P/In P大面积的均匀直接键合 ,获得了与单晶 In P衬底相同的电特性和机械强度 .在器件的键合实验中也获得了成功 ,在 In Ga As P/In P多量子阱激光器结构的外延面上键合 p- In P衬底后制作的激光器激射特性良好 .     

晶圆低温直接键合技术研究进展

晶圆低温直接键合技术与传统键合方式相比具有对晶片及器件损伤小、无中介层污染、无需外部电场辅助等优势,在功率型半导体光电及电力电子器件、大功率固体激光器、MEMS、光电集成等领域具有巨大的应用潜力.文章从低温直接键合技术的发展历程入手,重点介绍了湿法疏水键合、湿法亲水键合和等离子体活化键合的物理化学机制.系统阐述了低温直接键合的工艺流程和键合强度的表征方法,探讨了低温直接键合的技术发展趋势,并对低温直接键合工艺的改善和创新应用拓展进行了展望.     

硅圆片多层直接键合工艺研究

多层圆片键合是实现三维垂直互连封装的重要工艺步骤。利用紫外辅助表面活化技术,实现了多层硅圆片的直接键合。实验将清洗后的硅圆片放置在紫外光下进行照射,经过3min的光照后显著提高了表面能,在不借助外力及电压的情况下,实现了自发性的预键合。通过红外透射观测键合界面,发现键合界面中心区无明显缺陷;对界面横断面的直接观测表明键合过渡层十分薄,证明了多层硅圆片已经结合成为一个整体,其键合工艺可应用于三维垂直通孔互连中。     

大功率硅-硅直接键合静电感应晶闸管的研制

文章提出了用硅-硅直接键合（SDB）工艺替代静电感应晶闸管（SITH）中的二次外延，有效地提高了栅阴极击穿电压，增强了通过栅极正向阻断阳极电压的能力。对键合过程中硅-硅界面进行了研究，提出了提高界面质量的工艺措施；同时，给出了控制栅阴极击穿电压一致性的方法。对采用此方法制成的SITH的I-V特性进行了测量，并给出了实际测试结果。     

直接键合硅片界面键合能的理论分析

直接键合硅片界面的键合能依赖于界面成键的密度 ,是退火温度和时间的函数 ,界面反应激活能决定着成键的行为 .硅片键合能随退火温度分两步增加 ,这种现象被归因于界面反应存在两种不同的激活能 .将硅本征氧化层与硅热氧化层两种键合界面在退火过程中的行为进行了理论分析与比较 .硅本征氧化层的键合能随温度的增加要比热氧化层界面的大 .键合能的饱和时间与激活能密切相关     

基于氧等离子体活化的硅硅直接键合工艺研究

基于氧等离子体活化的硅硅直接键合是一种新型的低温直接键合技术。为了优化工艺参数,得到高质量的键合硅片,选用正交试验法,研究了氧等离子体活化时间、活化功率、氧气流量三个重要的工艺参数对键合的影响,并采用键合率评估键合质量。研究结果表明,活化功率对键合率的影响最大,氧气流量次之,活化时间对结果影响最小,据此结论,在上述工艺中需重点关注活化功率和氧气流量的参数选择。     

Si-Si直接键合的研究及其应用

硅片直接键合技术是一种简单易行的硅片熔合技术,由于该技术不受材料的结构、晶向和点阵参数的影响,因而得到了广泛的应用。介绍了硅片直接键合的方法和键合模型,并简单介绍了硅片直接键合技术的应用。     

基于UV光照的圆片直接键合技术

研究了UV辅助活化与湿化学清洗活化相结合的圆片直接键合技术,并利用红外测试系统、单轴拉伸测试仪和场发射扫描电子显微镜,结合恒温恒湿实验、高低温循环实验对键合质量进行了测试.结果表明,采用该技术可以实现较好的圆片直接键合,提高键合强度,控制合适的UV光照时间可以获得更高的强度,对键合硅片进行恒温恒湿和高低温交变循环处理后,硅片仍能保持较高的键合强度.因此,该工艺对于改进圆片直接键合技术是行之有效的,具有很大的应用潜力.     

基于UV光照的圆片直接键合技术

研究了UV辅助活化与湿化学清洗活化相结合的圆片直接键合技术,并利用红外测试系统、单轴拉伸测试仪和场发射扫描电子显微镜,结合恒温恒湿实验、高低温循环实验对键合质量进行了测试.结果表明,采用该技术可以实现较好的圆片直接键合,提高键合强度,控制合适的UV光照时间可以获得更高的强度,对键合硅片进行恒温恒湿和高低温交变循环处理后,硅片仍能保持较高的键合强度.因此,该工艺对于改进圆片直接键合技术是行之有效的,具有很大的应用潜力.     

引线键合在温度循环下的键合强度衰减研究

研究了18、25、30μm三种金丝和25、32、45μm三种硅铝丝键合引线在不同温度循环次数下的键合强度衰减规律,并研究了拉断模式的比例。结果表明,所有试验样品,无论是否经历温度循环,均达到了GJB548B-2005方法2011.1中的最小键合强度要求,均未出现焊点拉脱的现象。随着温度循环次数的增加,金丝键合强度先略微增大,后缓慢减小并趋于平缓。硅铝丝键合强度先较快减小,后缓慢减小,并趋于平缓。相比于金丝,硅铝丝在0～50次的温度循环下键合强度衰减较快。通过曲线拟合,获得不同丝径下的键合强度衰减变化方程。