冷光源检测晶片键合质量的实现

利用红外透射原理,即根据键合晶片中键合部分可以透光而未键合部分几乎不能透光的原理,同时采用冷光源的独特方法构建了键合质量测试平台以用于初步筛选符合下一步工艺探索的高质量键合晶片.     

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.     

晶片直接键合所需表面粗糙度条件

根据JKR接触理论,推导出晶片直接键合时晶片接触表面粗糙度需要满足的条件,其中晶片接触表面粗糙度的描述是基于缝隙长度和缝隙高度的正弦波模型.分析结果表明,晶片直接键合的条件与无量纲参数α有关.以硅片键合为例,根据参数α可以把硅片键合分为三种类型:硅片直接键合(α＞1.065);在外压力作用下键合(0.57＜α＜1.065)和有空洞产生的键合(α＜0.57).实验数据与理论结果吻合得很好.     

光路可调的红外透射方法检测键合质量

基于红外透射原理,采用调节光路的冷光源方法搭建了晶片键合界面的质量检测系统。利用该系统可以很好的实现GaAs,InP材料的键合界面检测和刀片分离时的在线监测,同时本文以GaAs基分布布拉格反射镜(DBR)和InP基有源区键合为例,结合红外透视图像和薄膜转移照片分析,对键合表面处理方法进行了优化选择。试验表明该检测系统数据可靠,使用方便,为晶片键合条件及参数优化提供了实用平台。     

硅直接键合工艺对晶片平整度的要求

本文用弹性力学近似，给出了键合工艺对硅片表面平整度的定量要求以及沾污粒子与孔洞大小洞的关系，并用Ｘ射线双晶衍射技术和红外透射图象对键合硅片进行了实验研究。     

基于Al2O3中间层的InP/SOI晶片键合技术研究

研究了基于Al2O3中间层的InP/SOI晶片键合技术.该方案利用原子层沉积技术在SOI晶片表面形成Al2O3作为InP/SOI键合中间层,同时采用氧等离子体工艺对晶片表面进行活化处理.原子力显微镜和接触角测试结果表明,氧等离子体处理使得晶片的表面特性更适于实现键合.透射电子显微镜和X射线能谱仪测试结果证实,采用Al2O3中间层可以实现InP晶片与SOI晶片的可靠键合.     

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。     

基于亲水表面处理的GaAs/GaN晶片直接键合

对晶片进行亲水表面处理,在氮气保护下500℃热处理10min,成功实现GaAs与GaN晶片的直接键合,键合质量较好.扫描电子显微镜观测结果表明,键合界面没有空洞.光致发光谱观测结果表明,键合工艺对晶体内部结构的影响很小.可见光透射谱测试结果表明,键合界面具有良好的透光特性.GaAs与GaN晶片直接键合的成功,为实现GaAs和GaN材料的集成提供了实验依据.     

晶片直接键合所需表面粗糙度条件

根据JKR接触理论,推导出晶片直接键合时晶片接触表面粗糙度需要满足的条件,其中晶片接触表面粗糙度的描述是基于缝隙长度和缝隙高度的正弦波模型.分析结果表明,晶片直接键合的条件与无量纲参数α有关.以硅片键合为例,根据参数α可以把硅片键合分为三种类型:硅片直接键合(α＞1.065);在外压力作用下键合(0.57＜α＜1.065)和有空洞产生的键合(α＜0.57).实验数据与理论结果吻合得很好.     

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.     

Bonding parameters of blanket copper wafer bonding

A reliable copper wafer bonding process condition, which provides strong bonding at low bonding temperature with a short bonding duration and does not affect the device structure, is desirable for future three-dimensional (3-D) integration applications. In this review paper, the effects of different process parameters on the quality of blanket copper wafer bonding are reviewed and summarized. An overall view of copper wafer bonding for different bonding parameters, including pressure, temperature, duration, clean techniques, and anneal option, can be established. To achieve excellent copper wafer bonding results, 400°C bonding for 30 min. followed by 30 min. nitrogen anneal or 350°C bonding for 30 min. followed by 60 min. anneal bonding is necessary. In addition, by meeting the process requirements of future integrated circuit (IC) processes, the best bonding condition for 3-D integration can be determined.     

Fabrication of ultrathin SOI by SIMOX water bonding (SWB)

Ultrathin silicon-on-insulator (SOI) layers of separation by implantation of oxygen (SIMOX) wafers have been transferred onto thermally oxidized silicon wafers by wafer bonding technology. Due to the technical availability and the complementary nature of SIMOX and wafer bonding approaches, SIMOX wafer bonding (SWB) solves some of the respective major difficulties faced by both SIMOX and wafer bonding for device quality ultrathin SOI mass production: the preparation of adequate buried oxide (including its interfaces) in SIMOX and the uniformly thinning one of the bonded wafers to less than 0.1 μm in wafer bonding. The effect of positive charges in the oxide on bondability of ultrathin SOI films and possible applications of SWB will also be outlined.     

n-GaAs和p-GaN晶片的直接键合

采用直接键合的方法成功实现了n-GaAs和p-GaN晶片的高质量键合.扫描电子显微镜观测结果表明,键合界面没有空洞.键合前后光致发光谱测试表明,键合工艺对材料质量影响不大.室温下界面的电流-电压特性表明,键合得到的n-GaAs/p-GaN异质结为肖特基二极管并且理想因子为1.08.n-GaAs和p-GaN材料直接键合的成功对于集成GaAs和GaN材料制备光电集成器件有重要意义.     

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。     

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%。