衬底硅片质量对SDB工艺的影响研究

硅-硅直接键合技术广泛应用于SOI、MEMS和电力电子器件工艺中,衬底抛光片的质量对键合质量及器件性能起着至关重要的影响。衬底抛光片的质量包含几何尺寸精度及表面状态质量,会影响键合过程中的界面应力,或造成键合界面空洞的产生,从而影响键合质量。     

硅-玻璃管阳极键合影响因素及性能研究

摘 要：试验采用阳极键合技术成功实现了硅片与玻璃管的键合,分析了玻璃管长度、温度及电极分别对电流和键合强度的影响。键合过程中电流随着温度升高而增大,但随着玻璃管长度的增加而减小。初始时电流都先迅速增大至峰值电流,然后随着时间的延长而逐渐减小。采用万能材料试验机对试样进行拉伸测试,结果显示键合强度随着玻璃管长度的增加而减小,而随着温度的升高而增大。同条件下,使用凹型电极的硅-玻璃管的强度比使用平行电极得到的强度要高,分析认为：玻璃管长度的增加导致外加电场强度减小和电阻增大,影响离子迁移及界面氧化反应,而凹型电极的使用对键合起到了促进作用。通过SEM扫描分析了硅-玻璃管的键合界面,结果表明键合界面良好。     

基于干湿法活化相结合的硅-硅低温键合

针对传统的硅片低温键合方法,提出了一种将湿法活化与等离子体干法活化相结合的硅片直接键合方法.通过工艺参数实验得到了在等离子体活化时间为90s、预键合施加负载为1 500N时可以实现较好的键合.之后进行了此法与干法活化和湿法活化的对比实验,结果表明此法在获得较高键合强度的同时可以明显减少采用干法时在退火后空洞的产生,满足后续工艺的使用要求.最后用干湿结合的方法实现了带腔体硅片的键合,弥补了湿法活化在硅片键合上的运用限制.     

基于UV光照射在硅片表面活化的阳极键合工艺研究

为了减少阳极键合试验时Si片和Pyrex玻璃片的键合困难,提高硅片表面活性和键合质量,在阳极键合的表面预处理工艺中引进UV光对硅片的活化并对其工艺参数和效果进行评估。基于阳极键合实验的基本流程,采用对比实验,探究UV光对硅片的照射与否,以及对硅片照射的时间长短对硅片表面的影响,并利用大恒图像系列数字摄像机、单轴拉伸测试仪分别对UV光照射前后硅片的活化效果和键合强度进行了测试与表征。结果表明经过该UV光源适当4 min时间照射的硅片,其表面的亲水键合活化能得到很大提高,可以显著地改善键合片的表面状况。验证了该工艺在阳极键合的预处理方法上的可行性和有效性。     

Cu表面氧化规律及其对铜—陶瓷材料键合强度的影响

在用于电力半导体模块的新型封装材料ＣｕＡｌ２Ｏ３陶瓷直接键合基板中,Ｃｕ与Ａｌ２Ｏ３间形成的键合,是通过ＣｕＡｌＯ化学键,以Ｃｕ２Ｏ为中介形成的,其键合强度主要受ＣｕＣｕ２Ｏ之间的结合力限制．从而可以认为,铜箔表面的氧化层对键合强度起着极为重要的作用．为此,文中对Ｃｕ表面的氧化规律、氧化层厚度与时间和温度间的关系及其对ＤＣＢ板界面键合强度的影响进行了仔细的研究,获得了较理想的结果．     

SIPOS／Si结构的界面特性

采用红外吸收光谱分析了ＳＩＰＯＳ薄膜中Ｓｉ－Ｏ键的结构，对比了热退火、快速灯光退火对ＳＩＰＯ中Ｓｉ－Ｏ键结构的影响，并结合ＳＩＰＯ／Ｓｉ结构的Ｃ－Ｖ，Ｉ－Ｖ测试结果，对其界面特性进行了分析。     

键合参数和芯片/基板厚度对非导电膜互连封装玻璃覆晶模块芯片翘曲的影响

采用热/结构耦合场对非导电膜互连封装玻璃覆晶（COG）模块芯片（IC）的翘曲进行数值模拟,并分析不同热压键合参数和芯片/基板厚度对液晶显示屏（LCD）翘曲的影响.结果表明：在热压键合过程中,键合头温度对COG模块IC翘曲的影响最为显著,键合压力次之,玻璃基板温度最小; IC厚度对IC翘曲的影响不明显,而增加COG模块中玻璃基板的厚度,可有效降低IC翘曲程度.其原因在于较厚的玻璃基板的耐变形能力较高,从而抑制了翘曲.     

Yb:Y3Al5O12/Y3Al5O12复合晶体键合质量与激光性能研究

采用热键合技术制备了Yb:Y3Al5O12/Y3Al5O12(Yb:YAG/YAG)复合晶体。利用原子力显微镜和激光器分别对复合晶体键合界面形貌和散射情况进行了测试,结果表明Yb:YAG/YAG复合晶体无复合界面空间层,无界面散射,键合质量良好,实现了一体化。采用压力法测试得到复合晶体键合面的剪切强度为22.63 MPa。在激光二极管泵浦下,复合晶体实现了722 mW的连续激光输出,斜效率为26.7%。     

埋氧层对SOI/玻璃键合的影响及其键合工艺的改进

运用阳极键合技术,对绝缘体上硅(SOI)/玻璃进行阳极键合实验,发现当埋氧层厚度超过500nm时,键合很难成功.分析了SOI埋氧层厚度对耗尽层电压降及键合静电力的影响,得出由于埋氧层的分压作用,耗尽层的压降减小,键合静电力减弱,导致键合失败.通过设计高压直流和高压脉冲两种输出方式的电源系统,提高氧负离子的迁移速率从而提高键合速度.从平板式阳极引一根探针电极到SOI器件层表面,使键合电压直接加在耗尽层上,避免埋氧层厚度对键合的影响,提高键合静电力.实验表明,通过改进的键合设备能实现不同氧化层厚度的SOI片与玻璃间的键合,该设备还适用于其他异质材料间的阳极键合.     

浅析用图像识别的方法检测集成电路的键合点

于大规模的集成电路其制造工艺中,键合点以及键合区的检验为保障可靠性的一个非常重要的环节,由于各个键合点的好坏,能够直接影响至整体的集成电路的可靠性,因此,在实际的生产工艺中,必须对键合点以及键合区的尺寸、形状以及位置等实施检测,以此保障整个芯片电其连接更可靠.     

Si/Mo结构烧结应力随烧结温度的变化

提出了一种新的低温烧结硅/钼结构的方法.根据热弹性理论和复合材料层间应力理论,分析了不同烧结温度下硅/钼结构的层间应力情况,并采用红外光弹系统测量了硅片中的应力分布.实验结果表明,硅片中的应力分布随烧结温度的不同而不同,应力随烧结温度的降低而减小.将实验结果与理论结果进行比较,发现两者吻合较好,从而验证了理论分析的正确性.     

Micro-Friction and Adhesion Measurements for Si Wafer and TiB2 Thin Film

An apparatus was specifically developed for micro-friction and adhesion measurements. The force measurement range is 10-2000 μN with a horizontal speed of 10-400 μm/s . The apparatus was tested us-ing a 0.7-mm diameter steel ball as the upper specimen to measure the micro friction and adhesion behav-iour of a Si (100) wafer and a TiB2 film. The effects of rest time, speed, and load were studied. The results show that the maximum static and sliding friction forces of both the Si (100) wafer and the TiB2 film increase with the load. At low speeds, the influence of speed on the friction force is significant. The adhesion forces of the Si (100) wafer and the TiB2 film increase with rest time, reaching stable values after about 3000 s. The TiB2 film has significantly less adhesion and micro friction forces than the Si (100) wafer.     

吸附在Si (001)表面二聚体相互作用的分子动力学模拟

采用Stillinger-Weber原子间相互作用势,对吸附在Si(001)表面上的二聚体之间的相互作用进行了分子动力学模拟.通过对它们之间相互作用的分子动力学模拟,发现不同的二聚体之间相互作用会形成不同类型的四聚体结构.本文给出两种通过二聚体之间的相互作用形成四聚体结构的途径.模拟还发现这样的四聚体结构在一定温度下是相当稳定的,而且它们的结合位形类似于B型台阶,有利于吸附新的原子形成外延层.     

退火温度对溅射Al膜微结构及光学常数的影响

用直流溅射镀膜工艺在室温Si基片上制备了250nm厚的Al膜,并用X射线衍射及反射式椭偏光谱技术,对薄膜的微结构和光学常数在不同退火温度下的变化进行了测试分析。结构分析表明:退火后的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;随着退火温度由室温20℃左右升高到400℃,薄膜的平均晶粒尺寸由22.8nm增加到25.1nm;平均晶格常数(4.047)略比标准值4.04960小。椭偏光谱测量结果表明:2600～8300光频范围内,退火温度对折射率n影响较小,对吸收系数k的影响较为明显。     

硅微透镜阵列与红外焦平面阵列的单片集成

基于标量衍射理论 ,考虑焦距长度与微透镜尺寸的关系 ,提出了一种新的制作二元光学衍射微透镜的方法———部分刻蚀法 .利用这种方法制作了 2 5 6× 2 5 6硅微透镜阵列 ,并将其与PtSi红外焦平面阵列单片集成在一起 ,使红外焦平面阵列的灵敏度R和比探测率D 都提高了 1.7倍     

原位生成法半固态连接Si3N4复相陶瓷的接头组织

为探索陶瓷材料的有效连接途径,提出一种原位生成增强颗粒的半固态钎焊陶瓷材料方法。采用自制钎料对Si3N4复相陶瓷进行钎焊试验。采取分步焊接的方法,在1023K下使钎缝内生成一定数量的AlCu2Ti金属间化合物,然后在1173K下对陶瓷材料进行半固态连接。显微观察表明:钎缝组织由低熔点的钎料基体和高熔点的金属间化合物组成,金属间化合物均匀分布在钎料基体中,有利于改善接头性能,降低接头的热膨胀不均匀性。     

硅团簇拉伸/压缩性能的分子动力学模拟

采用基于Stillinger-Weber(SW)势的分子动力学方法模拟了Si13团簇温度T分别为300K,50 K,5 K下的拉伸/压缩过程,得出了Si13团簇拉伸/压缩的力与应变的曲线图,讨论了不同温度下Si13拉伸/压缩的力学特性以及拉伸与压缩特性的差异。研究表明,拉伸/压缩初始阶段力与应变呈线性关系,拉伸时温度越高受力越大,压缩时正好相反,而且同等应变下拉伸时的力明显高于压缩时的力;当拉伸应变达到承载极限,继续拉伸,力突然变得很小,随后力与应变又呈现出与初始阶段相同的线性关系,这是团簇所特有的现象。     

Si含量和基片温度对Ti-Si-N纳米复合薄膜的影响

通过多靶磁控反应溅射方法沉积了Ti-Si-N系纳米复合薄膜。采用电子能谱仪（EDS）、X－射线衍射（SRD）、透射电子显微镜（TEM）、X－射线光电子能谱（XPS）和显微硬度仪分析Ti-Si-N系薄膜的微观结构和力学性能，以及基片温度对薄膜微结构和硬度的影响。结果表明，薄膜中的Si以非晶Si3N4形式抑制TiN晶粒的生长，使之形成纳米晶甚至非晶；薄膜硬度在a(Si)=4.14%时达到最大值（36GPa），继续增加Si的含量，薄膜硬度逐渐降低。基片温度的提高减弱了Si3N4对TiN晶粒长大的抑制作用，因而高的沉积温度使薄膜呈现出硬度峰值略低和硬度降幅减缓的特征。     

Si及Sb对铸态Mg-Al-Si合金组织和力学性能的影响

用普通铸造法制备不同Al、Si含量的Mg-Al-Si三种合金,研究了Si含量和微量Sb对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着Si含量增加,合金中的Mg2Si逐渐变粗大,合金力学性能逐渐提高。添加0.75%Sb后,三种合金均产生Mg3Sb2相,粗大的Mg2Si得到细化,呈相对弥散分布,合金的屈服强度和抗拉强度进一步提高。拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。