紫外光辅助低温硅片直接键合研究

论文摘要

低温直接键合技术由于键合温度低,键合质量好,键合材料限制少等优点,在绝缘体上硅(SOI)制备、微机电系统(MEMS)器件封装等众多领域逐步得到应用,并日益受到重视。本论文在已有的低温硅片直接键合研究基础上,引入了UV光照,开展UV辅助的低温硅片直接键合试验研究,讨论了UV辅助活化硅片表面的机理,并对键合质量及键合可靠性进行了多方面的研究。主要工作如下:1、研究了UV光的特点及其在清洗与活化中的物理、化学作用,讨论了短波长UV光清洗及光活化改质的机理,为硅片直接键合工艺研究提供了理论基础;2、从粗糙度及承载率出发,研究了不同UV光照时间对硅片表面质量及硅硅直接键合强度的影响,获得了不同UV光照对硅片表面粗糙度与键合强度的影响,结果表明,采用合适的UV光照时间如3分钟辅助活化,可以得到最高的硅硅键合强度;3、系统地研究了退火温度与退火时间对键合强度的影响,结果表明,在不超过350℃的退火温度范围内,退火温度越高,键合强度越大;在一定的退火时间范围内(≤20小时),退火时间越长,键合强度越大;4、从高低温循环、恒温恒湿、振动和冲击环境应力试验出发,研究了UV辅助低温硅片直接键合的质量及可靠性。结果表明,经历环境试验后,硅片键合强度有所下降,但仍保持有较高的键合强度,具有较高的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题背景
• 1.3 UV 辅助低温硅片直接键合
• 1.4 硅片键合质量及可靠性评估
• 1.5 本论文的工作
• 2 UV 辅助低温硅片直接键合机理研究
• 2.1 UV 的特点及其应用
• 2.2 UV 表面清洗机制
• 2.3 UV 表面活化改质机理
• 2.4 本章小结
• 3 UV 辅助低温硅片直接键合工艺研究
• 3.1 UV 光照对硅片表面质量的影响
• 3.2 UV 光照对键合质量的影响
• 3.3 退火温度及退火时间对键合质量的影响
• 3.4 本章小结
• 4 UV 辅助低温硅片直接键合质量及可靠性研究
• 4.1 键合质量及可靠性评估方法
• 4.2 高低温及恒温恒湿环境的影响
• 4.3 振动及冲击的影响
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表学术论文及发明专利目录