硅片键合制备SOI衬底

硅片键合制备ＳＯＩ衬底童勤义（东南大学微电子中心，南京２１００９６）一、引言硅片直接键合ＳＤＢ的研究与开发，从８０年代中期以来，在国际上迅速开展起来，它的最主要特点是与硅超大规模集成技术（ＶＬＳＩ）的兼容性及其自身的灵活性。相同的或不相同的，抛光的半...     

硅片直接键合中表面活化的研究

本文提出在直接键合前用等离子体活化硅片表面的方法。经活化后表面硅悬挂键明显增加,从而对羟基进行有效的化学吸附。低压气体放电等离子体主要通过离子轰击对硅表面赋能与活化,其活化效果与气体种类无关。温度通过热能对氧化硅表面有赋能与钝化作用,表面活化处理时温度不能超过临界点。850℃等离子体处理6分钟可得满意结果。已成功实现3英寸直径硅片之直接键合。所制成的高压MOS器件及0.8—3μm CMOS器件证实键合质量良好,未引入沾污及附加应力。     

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     

适合于VDMOSFET的硅片直接键合技术

采用硅片直接键合(SDB)工艺代替传统的外延工艺制备出材料片，并将其应用于VDMOSFET器件的研制。实验结果表明，采用SDB硅片制造出的器件，其电学特性优于采用外延片制作出的器件。     

低温硅片直接键合和界面行为

描述了低温硅片直接键合（ＬＴＳＤＢ）的实现和质量评价。通过高分辨率电子显微（ＨＲＥＭ）和表面电离质谱分析（ＳＩＭＳ）的方法对键合界面特性进行了研究。用ＨＲＥＭ图象了诸如位错和ＳｉＯ２的随机分布等界面结构，ＳＩＭＳ结果表明了靠近键合界面的分布情况和Ｓｉ－Ｈ原子团的其他特性，提出了一种新的两步ＬＴＳＤＢ机理。     

红外热像法无损分析硅片直接键合界面的键合强度

提出了用红外热像无损检测ＳＤＢ界面空洞和定量检测界面键合强度的方法，并与破坏性粒拉力实验和喷砂造型法对照，证明了该方法的可行性。     

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。     

硅片直接键合过程中的界面控制

本文研究了键合片Si/Si界面SiO_2层与材料、化学处理、键合条件及高温处理的关系,并研究了键合片中Si/SiO_2界面态与工艺的关系。     

硅片键合界面对功率管饱和压降的影响

本文讨论了键合工艺及键合界面的存在对功率晶体管饱和压降的影响，指出严格的控制各种沾污，适当的选择衬底材料可降低界面垫垒。实验证明，用键合材料制作的功率管比深结扩散材料制作的功率管饱和压降略有下降。     

硅片直接键合界面的存在对器件性能的影响

利用电子透射显微镜(TEM)和俄歇分析仪(AES)观察硅片直接键合界面结构,在界面存在一个小于2nm厚的非晶区-硅氧化物。此界面具有良好的吸杂效应,在同一退火温度下,退火时间愈长,吸杂现象愈明显。因此键合界面的存在改善了晶体管的性能。     

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.     

Si-Si直接键合的杂质分布

在Si-Si直接键合过程中,界面处存在一层很薄的厚度恒定的本征SiO2.Si对SiO2中的杂质的抽取效应,导致了杂质在界面处的浓度大大降低,根据改进了的杂质在Si-Si直接键合片中分布模型,推导出了杂质分布的表达式,在理论上和实验上都对该式进行了验证.杂质通过SiO2再向Si中扩散的杂质总量与Si-Si扩散相比大大减少,使所形成的p-n+结的结深减小.     

Si-Si直接键合的杂质分布

在Si-Si直接键合过程中,界面处存在一层很薄的厚度恒定的本征SiO2.Si对SiO2中的杂质的抽取效应,导致了杂质在界面处的浓度大大降低,根据改进了的杂质在Si-Si直接键合片中分布模型,推导出了杂质分布的表达式,在理论上和实验上都对该式进行了验证.杂质通过SiO2再向Si中扩散的杂质总量与Si-Si扩散相比大大减少,使所形成的p-n 结的结深减小.     

多晶硅吸杂效能的研究

用透射电镜（ＴＥＭ）、扫描电镜（ＳＥＭ）和光学显微镜研究了淀积在单晶衬底上的多晶硅层的吸杂能力。研究显示多晶硅还存在两种吸杂的效能：一是能增强内吸杂；二是即使多晶硅在工艺流程中耗尽，在衬底中产生的层错和位错会继续起着吸杂作用。     

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。     

硅片直接键合工艺中的热过程

本文介绍了一种利用硅片直接键合(SDB)技术制作Si/Si衬底的方法。从理论上研究了键合过程中的热过程,如键合界面区中氧的扩散和杂质的再分布。利用SDB方法制成了p-n~+二极管,其击穿电压为500V,正向压降略小于0.7V,测得的少子寿命约为7.5μs。     

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。     

硅片直接键合的微观动力学研究

基于直接键合硅片表面能与退火温度的关系曲线,定量讨论了键合时键合界面上的微观动力学变化过程。首次提出五阶段键合模型计算值与实测表面能曲线相一致,初步确定了键合过程中界面发生的微观反应机理。