预埋芯片混合集成基板制造技术研究

文中基于多层共烧陶瓷基板开展预埋芯片混合集成基板技术的研究。通过对混合集成基板的内应力进行仿真分析,得到了预埋芯片基板工艺中芯片和腔体结构的最佳匹配关系。在多层共烧陶瓷基板腔体中埋置芯片并通过金凸点垂直互连实现电连接。在腔体中填充苯并环丁烯（benzocyclobutene, BCB）介质并将BCB 与多层共烧陶瓷基板表面异质抛光形成平面结构,用于后续薄膜电路工艺的实施。文中详细研究和优化了金凸点芯片垂直互连工艺以及多层共烧陶瓷基板/BCB/Au 异质界面的抛光工艺,制作出了适合后续薄膜工艺的预埋芯片混合集成基板。     

下一代移动通信领域氮化镓基射频器件关键技术

GaN射频器件通过MOCVD方法在大尺寸SiC衬底上生长高质量的GaN薄膜和GaN/AlGaN异质结。利用成熟半导体工艺设备和薄膜芯片制备技术,开发GaN射频器件制造和封装技术。通过工艺整合、良率及量产稳定性,形成GaN异质结外延材料、芯片制备和器件封装一系列完整产业链,实现高性能GaN射频器件的关键技术突破。     

功率超声微纳电子封装互连技术研究进展

新材料与工艺是推动先进电子制造与封装发展的关键,尤其针对高集成度、高温服役和高可靠性等大功率器件的互连难题,开发出面向高端微电子制造关键“卡脖子”技术的材料与工艺显得尤为紧迫。功率超声具有表面清洁、空化与声流等特性,可显著提高界面冶金连接能力,能有效克服传统瞬态液相连接反应时间长与温度高的难点,且能破解Cu、Al等金属互连过程中易氧化的痛点问题,并解决了SiC、Al2O3、AlN等陶瓷基板难润湿与纳米颗粒低温烧结驱动力不足的难题。结合本团队在该领域深耕多年的积累,聚焦功率超声应用于微纳连接方向,从超声固相键合、超声复合钎焊和超声纳米烧结互连等三个方面综述了面向电子制造中功率超声微纳连接技术的原理、方法、特点及实际应用场合,并分别从固相连接中引线键合、室温超声金属连接和超声增材制造等领域,到钎焊连接中超声低中高温软钎焊与超声瞬态液相连接等领域,提出适用于超声微纳连接的新型互连技术。最后,针对第三代半导体中大功率器件封装互连的迫切需求提出了超声纳米烧结连接新方法,并开发出具有高效低温连接高温服役的金属纳米焊膏新型互连材料,且对其接头力学、热学、电学,以及可靠性等进行了全面评估,也进一步总结...     

纳米多孔氧化硅薄膜的表征及其基于UAFM弹性性能的检测

纳米级多孔氧化硅薄膜介电常数低,和铝复合后可以大大降低电阻损耗,是最有希望的新一代低介电材料。在纳电子器中低介电薄膜孔隙率及孔尺寸可以控制其机械性能。薄膜的弹性模量是器件设计的必需参数,然而传统方法很难在纳米尺度表征弹性模量。采用等离子体增强化学气相沉积法,以六甲基二硅氧烷为单体,氧气作为反应气体,再加入少量的有机物质在玻璃基材上沉积纳米厚度的氧化硅薄膜,再进行热处理使氧化硅薄膜中的有机成分挥发形成孔隙(以下称纳米多孔氧化硅薄膜),从而降低薄膜介电常数。结果表明氧化硅薄膜的折射率热处理后得到减小,当放电功率为100 W时,氧气与单体的比例为1∶4时,放电时间10 min沉积的薄膜热处理后的纳米多孔氧化硅薄膜的折射率最小,介电常数1.885。首次采用超声原子力显微镜技术对纳米多孔氧化硅薄膜的弹性性能进行无损检测,分别检测纳米氧化硅薄膜和纳米多孔氧化硅薄膜的前两阶接触谐振频率。以纳米氧化硅薄膜为参考试样,利用参考法计算得到纳米多孔氧化硅薄膜的压痕模量为35.24 GPa。相比纳米氧化硅薄膜的压痕模量78.18 GPa,纳米多孔氧化硅薄膜的压痕模量降低了42.94 GPa。     

扫描探针显微镜在纳米材料表征中的应用

报道了扫描探针显微镜在纳米电子薄膜材料的形貌、晶界、晶粒形状与尺度、表面粗糙度和剖面分析中的具体应用实例,以及纳米磁性薄膜中的微磁畴、铁电材料的微电畴和半导体PN区像等电磁特殊性的可视分析应用。     

溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的研究进展

溶胶-凝胶法是制备铁电薄膜的一种重要方法.综述了溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的原理、工艺过程、特点,以及采用此方法制备出的某些材料的铁电性能.最后指出,溶胶-凝胶法制备铁电薄膜工艺仍需优化和改进,薄膜的质量亟待提高,以适应器件的要求.     

CGMD运算方法在纳米压痕上的应用

分子动力学是用来描述原子尺度行为的一种重要方法,但是如果尺度上升到巨宽尺度,分子动力学所需要的计算量非常庞大,其运算时间也需要很长。针对上述问题,研究了将CGMD运算方法运用到纳米压痕上,并将得到的结果与分子动力学进行比较,结果表明,CGMD与分子动力学这2种运算方法在纳米压痕的变形机制与物理行为是很接近的,但由CGMD模拟得到的载荷-位移曲线所估算的薄膜基板材料性质略高于分子动力学的模拟结果。     

聚合物微结构成形的介观尺度效应及其本构建模

<正>具有表面微细功能结构的聚合物薄膜在微光学器件、微生物化学反应系统、微机电系统等领域的应用与日俱增。这一类聚合物薄膜产品的表面微细功能特征尺寸多在10～500μm,其成形加工属于典型介观尺度制造范畴。随着成形特征尺寸降低至介观尺度,聚合物材料力学性能呈现出强化行为。传统的聚合物材料本构模型,无法准确预测聚合物材料介观尺度变形行为,难以指导聚合物表面微细功能结构加工的工艺设计和优化。     

纳米薄膜的制备技术及其膜厚表征方法进展

纳米薄膜材料是一种新型材料,由于其特殊的结构特点,使其作为功能材料和结构材料都具有良好的发展前景。本文综述当前纳米薄膜的制备技术,并针对这些成膜工艺,概括表征纳米薄膜厚度的常用方法。     

纳米摩擦学研究进展

随着纳米科技的发展而新兴的纳米摩擦学是在原子分子尺度上研究摩擦界面上的行为、变化、损伤及其控制,成为超精密机械和微型机械研究的重要技术基础之一.在20世纪90年代初期,我国摩擦学工作者开始该领域的研究,并取得可喜的成果.概述清华大学摩擦学国家重点实验室在纳米摩擦学主要方面的研究进展,包括薄膜润滑、受限液体特性与有序分子膜润滑、界面摩擦与粘滑现象、微尺度表面工程与薄膜特性、磁头--磁盘纳米摩擦学研究以及试验测试仪器研制等,能对今后该领域的发展提供参考.     

微型磁器件纳米孔薄膜铁芯的制备与分析

对薄膜铁芯微观结构的研究与改进有利于提高微型磁器件的综合性能,文中使用标准MEMS工艺制备了具有纳米孔结构的薄膜铁芯,对不同孔径的纳米孔薄膜铁芯进行了相关的表征与测试,分析了孔径大小对薄膜软磁性能的影响。实验分析的结论为确定制备方案和提高性能指标提供了支持。     

硅衬底氮化镓功率器件关键技术研究

旨在研究硅基GaN功率开关器件产品关键技术和工艺。采用低成本硅衬底,通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长GaN薄膜和GaN/AlGaN异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)。利用现有成熟硅半导体工艺设备和硅衬底GaN薄膜芯片制备关键设备,研究硅基GaN功率器件工艺融合技术,基于压痕散热片和多铝线封装工艺,改善大电流注入下芯片的电流分布,提高产品可靠性。     

多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器

多晶硅纳米薄膜具有优越的应变灵敏特性和稳定的温度特性.为了使这种良好的压阻特性得到实际应用,文中给出了多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器的设计方法.根据多晶硅纳米薄膜压阻特性和硅杯腐蚀技术条件确定弹性膜片结构,并采用有限元分析方法对弹性膜片尺寸以及应变电阻分布进行了优化.依据优化设计结果试制了压力传感器芯片.实验表明该传感器工艺简单、高温特性好、灵敏度高.     

晶体材料纳米切削加工机理的研究

正纳米加工技术已成为国家科学技术发展水平的重要标志,国防战略发展和纳米级高精度、高质量、低损伤尖端产品的迫切需求,促进了纳米加工技术的快速发展。在纳米尺度,理解材料的变形、去除机理对于加工高质量的微纳器件至关重要,多晶材料作为制造微纳器件的主体,具有晶粒尺寸较小、大比例晶界和缺陷结构极少的特征,但目前对于多晶材料的去除机理仍缺乏研究基础和理论依据。纳米加工实验由于研究对象尺寸达到纳米量级,存在加工过程中材料的组织结构变化及缺陷演化难以动态观测和控制,可重复性差等问题,使之难以获得满意结果。从而科学计算和计算机仿真技术成为研究纳米加工     

基于薄膜退火的MoS_2/SiO_2/Si异质结太阳能电池光伏性能提高

为了制备高效的MoSi/SiO_2/Si异质结太阳能电池,利用磁控溅射技术制备MoS_2薄膜,并在硫气氛下对MoS_2薄膜进行退火处理。分别用退火和未退火的MoS_2薄膜制备MoS_2/SiO_2/Si异质结太阳能电池,研究了退火对MoS_2薄膜的微观结构和MoS_2/SiO_2/Si异质结太阳能电池光电性能的影响。实验结果显示,相比于未退火的,经过退火处理的MoS_2薄膜的拉曼峰半高宽(FWHM)变窄,峰强增强,显微荧光光谱中也出现明显的激子发光峰。由此表明,退火处理使MoS_2薄膜由非晶向晶态转变,薄膜的体缺陷减少,异质结太阳能电池的开路电压和填充因子得到提升,器件转换效率从0.94%提高到1.66%。不同光照强度下的J-V测量和暗态的J-V测量结果表明,经退火处理的MoS_2薄膜的异质结太阳能电池具有较高的收集电压和更接近于1的理想因子,这归因于退火导致MoS_2薄膜的体缺陷的减少,近而降低了MoS_2/SiO_2/Si异质结太阳能电池器件的体缺陷复合。     

化学机械抛光过程低 k/铜表面材料去除机制及损伤机制研究进展*

针对低k介质/铜表面在平坦化加工中极易造成材料界面剥离、互连线损伤和表面不平整等问题,国内外学者对CMP过程中的材料去除机制以及损伤机制开展了大量的研究工作。对集成电路平坦化工艺——化学机械抛光过程中低k介质/铜界面的力学行为和摩擦损伤特性研究进展进行综述,介绍异质表面的材料去除行为及去除理论研究现状;展望了化学机械抛光过程低k介质/铜表面去除机制研究的研究趋势,即通过对异质界面的分子原子迁移行为研究,揭示异质表面的微观材料去除机制及损伤形成机制,最终寻找到异质表面平坦化及损伤控制方法。     

基于纳米化聚酰亚胺材料的MEMS湿度传感器的研究

针对现有的MEMS湿度传感器制备工艺复杂、灵敏度较低等问题,文中报道了一种基于纳米化聚酰亚胺材料的MEMS湿度传感器,该器件的感湿材料是利用等离子技术对聚酰亚胺进行表面修饰制备的,该方法简单且与CMOS工艺兼容。同时文中对同样结构基于亚胺化聚酰亚胺材料和纳米化聚酰亚胺材料的两种器件在不同湿度条件下的电容响应特性进行了测试,测试结果表明,在相对湿度50%~80%范围内,基于纳米化聚酰亚胺材料的器件灵敏度高于同样结构基于亚胺化聚酰亚胺材料器件约50%。     

VO2/GaAs异质结的制备及其光电特性研究

采用直流磁控溅射和后退火氧化工艺在p型GaAs单晶衬底上成功制备了n-VO_2/pGaAs异质结,研究了不同退火温度和退火时间对VO_2/GaAs异质结性能的影响,并分析其结晶取向、化学组分、膜层质量以及光电特性。结果表明,在退火时间2 h和退火温度693 K下能得到相变性能最佳的VO_2薄膜,相变前后电阻变化约2个数量级。VO_2/GaAs异质结在308 K、318 K和328 K温度下具有较好的整流特性,对应温度下的阈值跳变电压分别为6.9 V、6.6 V和6.2 V,该结果为基于VO_2相变特性的异质结光电器件的设计与应用提供了可行性。     

微电子机械系统中微尺度热物性研究进展

微电子机械系统（MEMS）是结合微电子技术和微机械加工技术制造而成的微型机电一体化系统。MEMS中薄膜材料的厚度可达到微米、亚微米直到纳米量级。由于微尺度效应,薄膜材料的导热规律及其各种热物性参数（如比热、热导率、热扩散率等）与常规材料显著不同。设计MEMS时必须充分考虑微尺度效应,并使用合理的热物性参数值,才能保证微电子机械系统的热稳定性。本文从理论建模、实验测试和计算机模拟三个方面总结了近年来微尺度薄膜热物性的研究进展。     

溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的研究进展

溶胶-凝胶法是制备铁电薄膜的一种重要方法。综述了溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的原理、工艺过程、特点,以及采用此方法制备出的某些材料的铁电性能。最后指出,溶胶-凝胶法制备铁电薄膜工艺仍需优化和改进,薄膜的质量亟待提高,以适应器件的要求。