硅基器件鍵合新技術及其應用.pdf

1、鍵合技術(BondingTechnology)是隨著集成電路和微機械的發(fā)展而出現(xiàn)的一種加工技術。鍵合是指不利用任何黏合劑，只通過化學鍵和物理作用將硅片與硅片、硅片與玻璃或其他材料緊密結合在一起。鍵合界面具有良好的氣密性和長期的穩(wěn)定性，應用十分廣泛，是MEMS(MicroElectronic-mechanicalSystem，微電子機械系統(tǒng))封裝中的基本技術之一。一般來說，鍵合都需要高溫退火，但是如果退火溫度太高，就會帶來許多負面效應，影

2、響鍵合的應用范圍。所以如何降低退火溫度實現(xiàn)低溫鍵合，是人們的一大研究方向。同時，對兩個適配組件的表面進行鍵合，不僅僅要使其形成一定的結構，有時還要達到密封、導熱及導電功能。即在研究鍵合技術時，不僅僅要考慮它的機械特性，還要考慮它的光學、電學特性等。 本論文主要對低溫硅硅直接鍵合的新技術進行了研究，對鍵合界面性質(zhì)進行了討論，并對鍵合技術在室溫紅外探測器封裝中的應用做了大量工作。論文的主要內(nèi)容如下： 首先介紹了MEMS鍵合的

3、種類，硅硅直接鍵合的工藝原理，鍵合前對硅片表面處理以及各種鍵合質(zhì)量的檢測方法。并開發(fā)了相關的檢測設備為實驗服務。根據(jù)研究現(xiàn)狀提出了一種新穎的基于CF4等離子體的直接鍵合技術。 對基于CF4等離子體處理的硅硅直接鍵合技術進行了一系列的研究。確定了要達到良好鍵合的實驗條件，并對鍵合界面進行了結晶學分析，討論了CF4等離子體作為鍵合預處理手段的作用和優(yōu)點。最后討論了基于CF4等離子體的低溫直接鍵合的機理，并使用FETEM所配置的EDX

4、能譜儀對鍵合界面的成分進行了分析。討論了硅硅直接鍵合界面的各種特性，包括界面氧化層、界面電學特性、界面位錯以及他們之間的關系，得出氧化層的存在使界面呈現(xiàn)非歐姆特性，并得到了這種非歐姆特性隨退火溫度的變化關系。使用FETEM對鍵合界面進行了高分辨的圖像分析，得到了鍵合界面過渡層厚度與退火處理的關系。使用T-SUPREM模擬軟件對硅硅直接鍵合界面處的雜質(zhì)分布變化進行了模擬，得出了雜質(zhì)界面偏離鍵合界面的結果，并討論了這種結果對鍵合片后續(xù)器件性