金-硅共晶键合技术及其应用

采用金属过渡层来实现硅-硅低温键合,首先介绍了选择钛金作为金属过渡层的原因和金硅共晶键合的基本原理,然后探索了不同键合面积和不同金层厚度对金硅共晶键合质量的影响规律,开展了图形化的硅晶圆和硅盖板之间的低温共晶键合实验研究,获取了最优键合面积的阈值和最优金层厚度.最后将该低温金硅共晶键合技术应用到MEMS器件圆片级封装实验中,实验结果表明较好地实现了MEMS惯性器件的封装强度,但是还存在密封性差的缺陷,需进一步进行实验改进.     

感应加热硅衬底上的金膜用于圆片键合

选用垂直于其表面的射频磁场对镀金膜的硅片进行了感应加热,由于磁场对材料加热具有选择性,感应热量首先作用于硅片上的金膜内,硅片先被传导加热到一定温度,然后被感应加热.理论上分析了该方法的可行性,初步试验结果表明,虽然金膜厚度低于感应趋肤深度,但在没有应用感应加热基座的情况下,几秒钟内就形成了金硅共晶相.另外,升温速度快,有效减少了加热过程中金对硅的扩散影响,该方法可广泛用于微系统封装中的圆片键合.     

基于粘附剂键合的圆片级MEMS塑料封装技术

设计了一套采用聚合物粘附剂(Epo-Tek301)键合的圆片级MEMS塑料(polymethyl methac- rylate)封装方法.塑料封装封盖采用热压成型,激光划片形成4寸圆片.封盖和衬底键合工艺的粘附剂优化厚度为12μm,键合过程中不需要加压加温.测试结果显示该工艺的键合强度(1.3～1.6Mpa)可以满足一般封装需要,而所带入的应力也很小.划片采用分开划片:封盖采用激光划片而硅衬底采用机械划片.该方法封装的微流体芯片已经顺利测试和应用.由于工艺简单,成本低廉,该技术除了用于MEMS封装应用,也可作为划片测试保护.     

微生物水泥基材料的红外光谱研究

微生物水泥是在节能减排大环境下而研发的一种新型生物水泥。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和红外光谱(IR)分别对微生物水泥基材料的成分、形貌、微观结构进行了研究。TEM分析表明,微生物水泥基材料内部微观结构与化学法浇注的砂颗粒内部微观结构不同。微生物矿化形成的方解石可以胶结松散颗粒,而化学法形成的方解石与松散颗粒之间存在孔隙,不能胶结松散颗粒;IR分析表明,微生物水泥基材料中的Si—O键和C—O键频率均发生红移,而化学法浇注的砂颗粒中Si—O键和C—O键频率未发生改变,另外,化学法浇注的砂颗粒中Si—O键与单纯石英砂中的Si—O键频率相同。     

微纳米级键合强度分析(英文)

本文主要研究了微米/纳米尺度的键合技术和键合强度,给出并发展了基于MEMS技术的微米/纳米键合分析模型.为提取微米/纳米键合面积的最大剪应力和压应力,设计、制备和测试了一系列单晶硅悬臂梁结构.并使用理论公式和ANSYS有限元模拟对实验结果进行了分析.键合强度可以分为扭转和剪压表征两部分.根据测试值可得,最大抗扭强度为1.9×109μN.μm,最大压应力为68.3 MPa.     

石墨烯的表征方法

单层石墨烯的厚度为0.335nm,在垂直方向上有约1nm的起伏,且不同工艺制备的石墨烯层数和结构有所不同,如何有效地鉴定石墨烯的层数和结构是获得高质量石墨烯的关键步骤之一。介绍了光学显微镜、扫 描 电 子 显 微 镜(SEM)、透 射 电 子 显 微 镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见光谱(UV-Vis)等几种用来表征石墨烯的主要方法。     

碳纳米管工具电极的制备

纳米工具电极是进行纳米电解加工的必备条件,其特征尺寸直接影响纳米结构的最终尺寸.提出了利用电弧放电将碳纳米管束焊接在钨针尖上的纳米工具电极制备方法,并通过试验研究了钨针的针尖圆弧半径和放电电压对制备碳纳米管工具电极的影响.试验结果表明,不同尖端圆弧半径的钨针,所需有效放电电压不同,圆弧半径越小,有效放电电压越小,强电场分布越集中,越容易将碳纳米管束焊接在针尖的顶端;圆弧半径越大,强电场分布区域越大,越不容易控制碳纳米管束焊接的方向性.在针尖圆弧半径约为100 nm和300 nm的钨针上,放电电压分别为25 V和35 V时,成功制备出碳纳米管工具电极.     

石墨烯的制备和应用

石墨烯因具有优良的电学、热学和机械性能,以及高透光率和超大比表面积等而备受人们关注。尤其是2004年稳定存在的石墨烯被成功的获得,更是掀起了石墨烯的研究高潮。获得低成本、大面积、高质量的石墨烯,并将其用于实际生产是研究人员奋斗的目标。主要对近几年一些改进的或新的石墨烯的制备方法以及其主要的潜在应用做了综述,从中可以看到石墨烯的巨大发展潜力。     

热障涂层隔热性能研究进展

热障涂层(TBCs)具有良好的隔热效果和抗高温氧化性能,是航空发动机和燃气轮机高温部件的关键材料。隔热性能是热障涂层研究的关键点,从热障涂层的材料、制备工艺、涂层组织结构方面综述了其隔热性能的研究现状和最新进展,展望了热障涂层的发展方向。     

飞秒激光不锈钢表面陷光微结构的制备与性能研究

利用飞秒激光高真空环境下,在316L不锈钢表面两次交叉扫描制备了周期性微纳结构,并研究了微纳结构对波长范围200~900nm的光波的吸收增强能力。样品表面的微结构的形貌与成分采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪测试。第1次扫描采用高能流激光,获得了微米级锥状钉结构,表面覆盖了典型的激光诱导周期性表面结构(LIPSS)。然后将样品旋转90°,采用能流为0.02J/cm2的激光进行第二次扫描,路径与第1次扫描相交。第1次扫描的结构中的LIPSS被第2次低能流激光打断纳米颗粒,从而与锥状钉结构结合形成双尺度微结构。反射率测试结果表明,这 种 双 尺 度 微 结 构 表 面 的 平 均 反 射 率 约为2.28%,为光滑表面平均反射率的3.42%。结合XRD分析结果,不锈钢表面获得强陷光性能主要归因于飞秒激光制备的微结构。     

The Au/Si bonding interface studied by infrared microscope

The interface of Au/Si(100) eutectic bonding was studied by infrared microscope. During Au/Si(100) bonding, the dissolution of the Si(100) surface primarily occurs by the formation of the craters which result in many square black spots in the IR images. The formation of the craters is ascribed to the anisotropic nature of Au/Si reaction that results in three-dimensional dissolution behavior on the bare Si(100) side. In order to further test the anisotropy hypothesis, Au/Si(111) bonding was also studied. Under the same bonding conditions, triangular black spots were observed in the IR images and triangular pits were found on the Si(111) surface.     

硅片键合强度测试系统研究

对现有的几种硅片键合强度测试方法进行总结。在裂纹传播扩散法测试机理分析的基础上,提出了测试系统需要得到的参数和功能,采用模块化设计思想,对测试系统中的精密定位、显微视觉、红外测试和控制系统等关键技术分别研究,最后将单元技术集成,研制成功测试系统样机,通过对多个键合硅片强度测试对比实验,证明了该系统的有效性。     

直接键合硅片的三步亲水处理法及界面电特性

亲水处理是硅片能否直接键合成功的关键。基于亲水处理的微观机理分析和不同清洗要水处理的过程及效果,本文提出了独特的三步亲水处理法。这一方法既能顺利完成室温预键合,又能减少界面上非定形大尺寸ＳｉＯｘ体的生成,避免了界面对电输运的势垒障碍,结果获得了理想的键合界面。     

Au／In等温凝固芯片焊接工艺研究

本文研究了Ａｕ／Ｉｎ等温凝固芯片焊接工艺。对机械振动,压力,Ａｕ,Ｉｎ镀层厚度,衬底的表面平整度等因素对焊层的剪切强度,结构和热疲劳可靠性的影响进行了分析和优化。     

非晶合金连接的研究现状

综述了目前非晶合金连接的发展与研究现状,重点报道了分别属于液相连接和固相连接的9种成功连接非晶合金的方法,评述了各种非晶合金连接方法的特点以及成功连接非晶合金的关键因素,并展望了非晶合金连接的发展前景.     

采用金-金键合工艺制备垂直结构氮化镓发光二极管(英文)

本文在采用键合工艺制备以硅为衬底的氮化镓发光二极管的工艺过程中分别尝试采用金-金,金-硅,铝-铝,铝-硅键合对。研究发现金-金键合对得到了100%的键合面积。键合工艺结束后,采用KrF激光分离氮化镓发光二极管的器件层和原蓝宝石衬底。通过超声波造影仪(SAM)和扫描电子显微镜(SEM)研究了金属键合工艺过程中相应的键合机制。     

Wafer Scale Solventless Adhesive Bonding with iCVD Polyglycidylmethacrylate: Effects of Bonding Parameters on Adhesion Energies

Initiated chemical vapor deposition (iCVD) polyglycidylmethacrylate (PGMA) thin films are investigated as adhesives for wafer‐scale bonding of 300 mm silicon substrates and demonstrated to form highly uniform, void‐free bond interfaces. The effects of bonding temperature and pressure on critical adhesion energy (G_c) between iCVD PGMA and silicon are studied using the four‐point bend technique. G_c values can be varied over an order of magnitude (0.59–41.6 J m⁻²) by controlling the bonding temperature and the observed dependence is attributed to changes in the physical (diffusion) and chemical (crosslinking) properties of the film. Thermal degradation studies using spectroscopic ellipsometry reveal that the iCVD PGMA films can crosslink when annealed above 120 °C in air. Further, changes in polymer behavior associated with annealing temperature are demonstrated to influence the crack propagation interface between the bonded substrates. These findings demonstrate the feasibility of iCVD polymer films for both temporary “thermoplastic,” and permanent “thermoset” bonding with potential applications in 3D integrated circuit technologies.     

乙烯掺杂APCVD法沉积非晶硅薄膜的光学特性

通过硅烷、乙烯和氮气的混合气体在620下采用常压化学气相沉积(APCVD)法沉积了非晶硅薄膜,讨论了乙烯/硅烷的体积比(R=VC2H4/VsiH4)对薄膜的光学性质的影响.用Raman光谱、红外光谱和紫外-可见光光谱仪对薄膜进行表征.结果表明通过乙烯掺杂制备的薄膜样品中存在着Si-C键,在R值变化的开始阶段薄膜的光学带隙随着R值增大而增大,在R=0.1时达到最大值,然后随着R值的增大而减小.     

激冷非晶/纳米晶Al65Si35合金的显微组织

用单辊熔体激冷法制得Al65Si35（原子分数/％，下同）的铝硅合金薄带，厚度为0.02-0.03mm，宽度2mm。经过透射电子显微分析、能谱分析和X射线衍射分析。结果表明该合金的组织结构由纳米Si相、acc-Al纳米颗粒主非晶相组成。形成了纳米/非晶复合材料。合金的显微硬度达到HV230。