硅片低溫直接鍵合方法研究.pdf

1、硅片直接鍵合技術(shù)在微機(jī)電系統(tǒng)，絕緣體上硅材料的制造和三維集成領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。跟中介層鍵合技術(shù)和陽(yáng)極鍵合技術(shù)相比，直接鍵合技術(shù)避免了中介層引起的污染也無(wú)需外部電場(chǎng)的作用。傳統(tǒng)的直接鍵合方法需要在800℃~1000℃的高溫下進(jìn)行，而高溫會(huì)引起諸多問(wèn)題，如熱膨脹系數(shù)不同所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。同時(shí)，傳統(tǒng)直接鍵合方法對(duì)操作的環(huán)境也有限制，一般需要萬(wàn)級(jí)超潔凈間。這些問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了硅片鍵合技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。因此，尋找一種在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的低溫直接鍵

2、合方法是目前亟需解決的問(wèn)題。
　　本課題通過(guò)變化鍵合過(guò)程中的工藝參數(shù)，對(duì)鍵合后的樣品進(jìn)行微觀形貌、鍵合率和抗拉強(qiáng)度等分析測(cè)試，摸索出了一套適合在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行的硅片低溫直接鍵合方法，并分析了各個(gè)參數(shù)對(duì)鍵合性能的影響。對(duì)多層堆疊硅片進(jìn)行堆疊，得到了較為良好的鍵合。通過(guò)直接鍵合硅片法成功制備p-n結(jié)，所制得異質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出良好的I-V特性。
　　系統(tǒng)研究了不同鍵合參數(shù)對(duì)硅片在鍵合率和鍵合強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明鍵合溫度對(duì)鍵合性能的

3、影響最大。鍵合溫度達(dá)到200℃時(shí)，硅片能夠?qū)崿F(xiàn)良好鍵合，且鍵合強(qiáng)度較高。熱處理溫度對(duì)鍵合性能有較大的影響，熱處理溫度較高時(shí)，在相同鍵合率的情況下，會(huì)獲得較高的鍵合強(qiáng)度。鍵合壓力對(duì)鍵合性能影響較小，隨著鍵合壓力的增加，鍵合率和鍵合強(qiáng)度有著小幅度的增長(zhǎng)。預(yù)鍵合和真空環(huán)境在鍵合過(guò)程中非常重要，經(jīng)過(guò)預(yù)鍵合過(guò)程，在真空中鍵合的硅片其鍵合強(qiáng)度都會(huì)有所提高。對(duì)比不同表面氧化層厚度硅片的鍵合結(jié)果，發(fā)現(xiàn)表面熱氧化硅片的鍵合率普遍高于相同鍵合參數(shù)下表面自然