利用金屬過渡層鍵合Si-Si、Si-GaN的研究.pdf

1、硅和氮化鎵是第一代和第三代半導(dǎo)體材料的典型代表。GaN具有優(yōu)良的光電性質(zhì)和優(yōu)異的機(jī)械性能，被認(rèn)為是制備短波長光電子器件的最佳材料之一。因?yàn)镚aN缺少合適的襯底，所以硅基上的GaN是光電器件的一個重要研究方向。在Si基上外延生長GaN雖取得了很大的進(jìn)展，但是硅與GaN之間的熱失配容易引起GaN薄膜開裂。本文利用金屬過渡層鍵合的方法，為硅基光電集成做準(zhǔn)備工作： 1.在分析總結(jié)硅片鍵合技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究低溫下利用金屬過渡層的硅硅鍵合，

2、通過簡化工藝，進(jìn)行了慢降溫退火的硅晶片鍵合； 2.通過各種測試手段研究鍵合溫度和不同金屬過渡層對鍵合質(zhì)量的影響并進(jìn)行機(jī)理分析，拉伸強(qiáng)度測試結(jié)果表明，在414℃的鍵合溫度下，鍵合強(qiáng)度達(dá)到了1.27MPa；I-V測試表明，Si/Ti/Au/Ti/Si鍵合界面基本為歐姆接觸；X射線光電子能譜(XPS)測試結(jié)果進(jìn)一步表明，界面主要為Si-Au共晶合金； 3.在研究Si-Si鍵合的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了以Ni/Au/Ti為過渡層的GaN-

3、Si的鍵合，并利用波長為248nm的KrF準(zhǔn)分子激光器對鍵合后的樣品進(jìn)行激光剝離，成功地將GaN材料從藍(lán)寶石襯底轉(zhuǎn)移到Si襯底； 4.系統(tǒng)地研究不同鍵合溫度和激光能量密度對GaN結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的影響，AFM、XRD和PL測試表明：激光剝離后的GaN樣品表面上下起伏，鍵合溫度400℃的樣品均方根粗糙度(RMS)約為50nm；鍵合溫度和激光剝離的能量密度較低，轉(zhuǎn)移襯底后GaN的質(zhì)量較好；激光剝離的閾值能量密度為300mJ/cm2。