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1、------------------------------------------------------------------------------------------------SiSi直接键合界面性质的研究X第24卷 第3期2004年8月 Vol.24,No.3 固体电子学研究与进展 Aug.,2004 Si??Si直接键合界面性质的研究陈松岩1 谢 生1 何国荣2(1厦门大学物理系,厦门,361005)(2中科院半导体所,北京,100083)2003212205收稿,2004204220收改稿Ξ摘要:通过三步直接键合方法实现了Si??
2、采用XPS、拉伸强度等手段对Si??Si键合。FTIR、I2V、Si键合结构的界面特性作了深入广泛的研究。研究结果表明,高温退火后,在键合界面没有Si2H和Si2OH网络存在,键合界面主要由单质Si和不定形氧化硅SiOx组成。同时,研究还表明,I2V特性和键合强度强烈地依赖于退火温度。关键词:硅直接键合;界面性质;红外透射谱;X2射线光电子谱;伏安特性;键合强度;键合机理中图分类号:TN305.96 文献标识码:A 文章编号:100023819(2004)032390206InterfaceofSi??SiDirectlyWaferBond12————
3、——————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------CHENSongyan XE(1DepartmentofPhysics,XnCHN)(2InstituteofSe,Chciences,Beijing,100083,CHN)Tbondinghasbeenachievedbythree2stepdirectwaferbondingtechnol2ogy
4、.IncharacteristichasbeenwidelyinvestigatedbytheX2rayphotoelectronspec2tronscopy(XPS),Fouriertransforminfraredspectrum(FTIR),I2Vandtensilestrength.TheresultsshowthattherearenoinfraredabsorbtionpeakrelatedtotheSi2HbondingandSi2OHbondingintheinterfaceathightemperature,andtheinterface
5、ismadeupofSiandSiOx.Inaddition,theresearchesindicatethatbothI2Vcharacteristicandbondingenergystronglyde2pendonannealingtemperature.Keywords:siliconwaferbonding;interfacialcharacteristic;FTIR;XPS;I-Vcharacteris-tic;bondingenergy;bondingmechanismEEACC:25501 引 言直接键合技术无需任何粘合剂和外加电场,只需
6、将两片表面光洁平整的晶片经过一定处理后在一定温度和压力下接触即可实现。原理、方法和实验设备比较简单,而且与键合材料的结构、晶向、点阵参数无关,相对于MOCVD,LPE和MBE等这些常用的外延生长方法,直接键合技术有其独特的——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------ΞE2mail:sychen@jingxian.xmu.edu.cn优越
7、性,因而也越来越多地在微电子和光电集成(OEIC)中得到应用,如今随着该技术的不断发展和成熟,直接键合技术已成为器件制备的一项重要工艺。目前,该技术已经广泛地应用于SOI结构[1]、MEMS和一些压电、声光器件的制备,在质量和工艺检测,生物医学分析器件和航空航天上都有着广阔的应用前景。虽然国内对Si??Si直接键合也作了广泛的研究[3~5],但对键合技术的实际应用尤其是对界面及[2]基金项目:本项目得到国家基金(项目编号:60006004)和国家重点基金(项目编号:60336010)项目支持 3期陈松岩等:Si??Si直接键合界面性质的研究 391电学性质
8、方面的研究甚少,这阻碍了直接键合技术在微电子学和光电集成电路上的进