利用金属过渡层低温键合硅晶片

在Si/Si之间采用Ti/Au金属过渡层,实现了Si/Si低温键合,键合温度可低至414 ℃.采用拉伸强度测试对Si/Si键合结构的界面特性进行测试,结果表明,键合强度高于1.27MPa;I-V测试表明,Si/Ti/Au/Ti/Si键合界面基本为欧姆接触;X射线光电子能谱(XPS)测试结果进一步表明,界面主要为Si-Au共晶合金.不同温度的变温退火实验表明,键合温度越高,键合强度越大,且渐变退火有利于提高键合强度.     

Si/Si直接键合界面性质的研究

通过三步直接键合方法实现了 Si/ Si键合。采用 XPS、FTIR、I-V、拉伸强度等手段对 Si/ Si键合结构的界面特性作了深入广泛的研究。研究结果表明 ,高温退火后 ,在键合界面没有 Si-H和 Si-OH网络存在 ,键合界面主要由单质 Si和不定形氧化硅 Si Ox 组成。同时 ,研究还表明 ,I-V特性和键合强度强烈地依赖于退火温度。     

Si/Si直接键合界面的FTIR和XPS研究

通过新颖的键合方法实现了Si/Si直接键合.采用傅里叶红外透射谱(FTIR)对Si/Si键合界面进行了研究,结果表明,高温退火样品的界面组分为Si和O,无OH和H网络存在.X射线光电子谱(XPS)测试结果进一步表明,界面主要为单质Si和SiOx混合网络,且随着退火温度的升高,界面层Si-Si直接成键的密度也越高.     

界面热应力对InP/Si键合质量的影响

通过实验和理论计算,分析了InP/Si键合过程中,界面热应力的分布情况、影响键合结果的关键应力因素及退火温度的允许范围。分析结果表明,由剪切应力和晶片弯矩决定的界面正应力是晶片中心区域大面积键合失败的主要原因,为保证良好的键合质量,InP/Si键合退火温度应该在300～350℃范围内选取。具体实验验证表明,该理论计算值与实验结果相一致。最后,在300℃退火条件下,很好地实现了2inInP/Si晶片键合,红外图像显示,界面几乎没有空洞和裂隙存在,有效键合面积超过90%。     

Si/InP键合界面的研究

应用疏水处理方法成功实现了Si/InP的键合,然后通过对InP和Si的表面XPS能谱分析得到界面信息,从而了解键合机理.I-V曲线也反应了键合界面的性质,通过450、550℃退火样品的伏安特性可知道,对于InP/Si键合结构而言,退火温度与界面特性应该存在最佳值.     

一种Au-Si键合强度检测结构与试验

设计了一种Au Si键合强度检测结构。通过对一组不同尺寸压臂式测试结构的检测 ,可以由结构尺寸半定量地折算出键合面的键合强度 ;采用同一结构尺寸 ,可以比较不同条件下键合强度的相对大小 ;此结构还可用于其它类型键合强度的比较和测试。通过压臂法检测了Au Si键合强度 ,其数值高于硅片基体本身的强度     

InP/Si键合界面热应力分析

从理论上分析了键合热应力产生的原因,在此基础上,采用双层条状金属热应力模型讨论InP/Si键合过程中应力的大小及分布情况.结果表明, 由剪切应力和晶片弯矩决定的界面正应力是晶片中心区域大面积键合失败的主要原因,同时InP/Si键合合适的退火温度应该在250～300 ℃.最后在300 ℃退火条件下很好地实现了InP/Si键合,界面几乎没有气泡,有效键合面积超过90%.     

用于高亮LED的Si键合研究

在Si和外延层之间使用一层薄金属层作为高效反射镜的所谓"镜面衬底",不但有助于提高芯片的出光效率,同时把键合温度降低到300℃以下。利用Au/In合金的方法,来实现用于高亮LED的Si片与AlGaInP四元外延片的键合。实验表明,在温度为250℃时,利用Au/In作为焊料,Si片与AlGaInP四元外延片可以实现比较好的键合,键合面可以达到60%。通过研磨减薄、X-ray测试和扫描电镜(SEM)测试得出键合面的界面特性,通过能谱分析得出键合面的物质分别为AuIn2和AuIn,实验测试得出此时Au的原子数占33.31%,In的原子数占36.64%。     

基于低温键合技术制备SOI材料

通过N+等离子体对Si片以及SiO2片表面活化,进行直接键合,研究了键合强度与退火温度的关系.研究结果表明退火温度从100℃升高到300℃的过程中,键合强度明显加强;高于300℃,键合强度略有增加,但不明显.结合N+等离子体处理技术和Smart-Cut技术制备出SOI结构,顶层硅缺陷密度表征表明在500℃退火后可得到较好的缺陷密度.该研究结果提供了一种SOI低温技术.     

基于低温键合技术制备SOI材料

通过N 等离子体对Si片以及SiO2片表面活化,进行直接键合,研究了键合强度与退火温度的关系.研究结果表明退火温度从100℃升高到300℃的过程中,键合强度明显加强;高于300℃,键合强度略有增加,但不明显.结合N 等离子体处理技术和Smart-Cut技术制备出SOI结构,顶层硅缺陷密度表征表明在500℃退火后可得到较好的缺陷密度.该研究结果提供了一种SOI低温技术.     

集成电路封装中的引线键合技术

在回顾现有的引线键合技术之后,文章主要探讨了集成电路封装中引线键合技术的发展趋势。球形焊接工艺比楔形焊接工艺具有更多的优势,因而获得了广泛使用。传统的前向拱丝越来越难以满足目前封装的高密度要求,反向拱丝能满足非常低的弧高的要求。前向拱丝和反向拱丝工艺相结合,能适应复杂的多排引线键合和多芯片封装结构的要求。不断发展的引线键合技术使得引线键合工艺能继续满足封装日益发展的要求,为封装继续提供低成本解决方案。     

用于MEMS器件的键合工艺研究进展

随着MEMS器件的广泛研究和快速进步,非硅基材料被广泛用于MEMS器件中.键合技术成为MEMS器件制作、组装和封装的关键性技术之一,它不仅可以降低工艺的复杂性,而且使许多新技术和新应用在MEMS器件中得以实现.目前主要的键合技术包括直接键合、阳极键合、粘结剂键合和共晶键合.     

引线键合技术进展

引线键合以工艺简单、成本低廉、适合多种封装形式而在连接方式中占主导地位.对引线键合工艺、材料、设备和超声引线键合机理的研究进展进行了论述与分析,列出了主要的键合工艺参数和优化方法,球键合和楔键合是引线键合的两种基本形式,热压超声波键合工艺因其加热温度低、键合强度高、有利于器件可靠性等优势而取代热压键合和超声波键合成为键合法的主流,提出了该技术的发展趋势,劈刀设计、键合材料和键合设备的有效集成是获得引线键合完整解决方案的关键.     

球-楔焊一体机的设计与实现

传统引线键合装备,分为球焊设备和楔焊设备,两者使用不同的换能器,不同种类劈刀,不同的焊接形式。通过对两种设备原理以及市场需求分析,设计一种球-楔焊一体机,满足球焊和楔焊两种焊接形式,有利于引线键合技术发展。     

Cu丝超声球焊及楔焊焊点可靠性及失效机理研究

Cu丝由于具有优良的导热性能、机械性能以及低成本等优点使得用铜丝替代传统的Au丝和Al丝已经成为半导体工艺发展的必然方向.综述了Cu丝超声球焊以及楔焊焊点可靠性问题,对焊点的各种失效模式与机理进行探讨.     

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.     

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。     

温度因素对热超声键合强度的影响实验研究

主要研究了热超声键合过程中环境温度对键合强度的影响规律.分析了键合强度与键合温度之间的关系.实验研究发现,最佳键合"窗口"出现在200～240℃,此时键合强度可达20g左右.对推荐使用的大于5.4g的键合强度标准,本实验条件下可键合"窗口"为120～360℃.这些实验现象和分析结果为后期的键合参数匹配规律和系统动态特性研究打下基础.     

基于PTFE的PCB的多层层压方法

介绍了采用不同材料类型的粘结膜、半固化片、所需设备和粘结材料,用于生产低到高层数的PTFE多层板的情况。     

功率器件封装工艺中的铝条带键合技术

文章回顾了功率器件封装工艺中几种常见的互连方式,主要介绍了铝条带键合技术在功率器件封装工艺中的主要优点,特别是它应用在小封装尺寸的功率器件中。铝条带的几何形状在一定程度上降低了它在水平方向的灵活性,但却增加了它在垂直方向上的灵活性。铝条带垂直方向的灵活性可以让我们使用最少的铝条带条数来达到功率器件键合的要求。也由于几何形状的不同,铝条带键合具有一些不同于铝线键合的特点,但它对粘片工艺、引线框架和包封工艺的要求与粗铝线键合极其相似,可以与现有的粗铝线键合工艺相兼容,不需要工艺和封装形式的重新设计。