半导体技术

TN3 96010350硅片键合界面的吸杂效应/詹娟,孙国良(东南大学微电子中心)/I微电子华:‘一995,25(5)一45一48 对硅片直接键合界向的吸杂效应进行了研究,根据键合界面存在晶格缺陷、氧沉积物和微缺陷等事实,提出了键合界面的吸杂试验,分析了其吸杂效应的杉1理,给出了吸杂方程.图4参4(文)在纵向电场作用下最子阱中空间直接/间接激子的转化/罗克俭,郑厚植,李承芳,徐士杰,张鹏华,张伟〔半导休超晶格国家重点实验室)刀半导体学报一1995,16(9)一711一715 采用特殊设计的阶梯量子阱结构研究了在纵向电场作用下量子阱中空间直接/间接激子的转化.在”…     

硅片直接键合界面的存在对器件性能的影响

利用电子透射显微镜(TEM)和俄歇分析仪(AES)观察硅片直接键合界面结构,在界面存在一个小于2nm厚的非晶区-硅氧化物。此界面具有良好的吸杂效应,在同一退火温度下,退火时间愈长,吸杂现象愈明显。因此键合界面的存在改善了晶体管的性能。     

硅／硅键合界面的正电子湮没分析

硅/硅键合是硅功率器件,功率集成电路以及集成传感器衬底制备新技术之一。键合界面的缺陷直接影响器件性能。我们采用正电子湮没技术对N/N~+硅键合片界面缺陷进行了研究。由正电子湮没谱可知:键合引入了界面缺陷,但其缺陷密度小于热扩散形成的N~-/N~+片而引入的缺陷。界面缺陷主要是一些复杂的空位团和微型空洞组成。而且在不同的退火温度下,缺陷状态不同,在高于键合温度下退火。可使键合片具有与原始硅片相近的特性。     

直接键合微腔结构的光谱特性

采用直接键合方法制备了法布里-珀罗共振微腔结构，并用传输矩阵方法对其反射光谱进行了理论模拟. 通过构造键合界面两侧多层薄膜材料的光学厚度呈现指数规律变化的模型，分析了键合效应对微腔结构光学特性的影响. 结果表明：在较低退火温度下(如580℃)进行直接键合有利于高光学性能微腔结构的制备，而提高退火温度则需要在键合结构中加入缺陷阻挡层以提高键合质量.     

直接键合SOI晶圆的工艺

使用直接键合晶圆工艺制作SOI晶圆. 分别讨论了晶圆净度与表面平坦度对于键合晶圆缺陷的影响，还通过将氧化层生长在不同晶圆上的方法,比较不同方法对于挠曲度的影响. 结果表明，晶圆的凹陷造成键合晶圆发生缺陷，通过红外光可以准确检验出晶圆界面缺陷. 不同的氧化层生长方式明显地改变了键合晶圆的挠曲度.     

直接键合微腔结构的光谱特性

采用直接键合方法制备了法布里-珀罗共振微腔结构,并用传输矩阵方法对其反射光谱进行了理论模拟.通过构造键合界面两侧多层薄膜材料的光学厚度呈现指数规律变化的模型,分析了键合效应对微腔结构光学特性的影响.结果表明:在较低退火温度下(如580℃)进行直接键合有利于高光学性能微腔结构的制备,而提高退火温度则需要在键合结构中加入缺陷阻挡层以提高键合质量.     

直接键合微腔结构的光谱特性

采用直接键合方法制备了法布里-珀罗共振微腔结构,并用传输矩阵方法对其反射光谱进行了理论模拟.通过构造键合界面两侧多层薄膜材料的光学厚度呈现指数规律变化的模型,分析了键合效应对微腔结构光学特性的影响.结果表明:在较低退火温度下(如580℃)进行直接键合有利于高光学性能微腔结构的制备,而提高退火温度则需要在键合结构中加入缺陷阻挡层以提高键合质量.     

硅圆片多层直接键合工艺研究

多层圆片键合是实现三维垂直互连封装的重要工艺步骤。利用紫外辅助表面活化技术,实现了多层硅圆片的直接键合。实验将清洗后的硅圆片放置在紫外光下进行照射,经过3min的光照后显著提高了表面能,在不借助外力及电压的情况下,实现了自发性的预键合。通过红外透射观测键合界面,发现键合界面中心区无明显缺陷;对界面横断面的直接观测表明键合过渡层十分薄,证明了多层硅圆片已经结合成为一个整体,其键合工艺可应用于三维垂直通孔互连中。     

直接键合SOI晶圆的工艺

使用直接键合晶圆工艺制作SOI晶圆.分别讨论了晶圆净度与表面平坦度对于键合晶圆缺陷的影响,还通过将氧化层生长在不同晶圆上的方法,比较不同方法对于挠曲度的影响.结果表明,晶圆的凹陷造成键合晶圆发生缺陷,通过红外光可以准确检验出晶圆界面缺陷.不同的氧化层生长方式明显地改变了键合晶圆的挠曲度.     

直接键合SOI晶圆的工艺

使用直接键合晶圆工艺制作SOI晶圆.分别讨论了晶圆净度与表面平坦度对于键合晶圆缺陷的影响,还通过将氧化层生长在不同晶圆上的方法,比较不同方法对于挠曲度的影响.结果表明,晶圆的凹陷造成键合晶圆发生缺陷,通过红外光可以准确检验出晶圆界面缺陷.不同的氧化层生长方式明显地改变了键合晶圆的挠曲度.     

氮化N沟MOS场效应管的界面陷阱特性

一种经过氮化处理背面吸杂的Ｎ沟ＭＯＳ场效应管，在较宽的温度和偏置范围下对其内烁噪声进行测量，将经过不等时间吸杂处理后的器件的噪声能谱进行比较发现，器件经过短时间背面吸杂，其闪烁噪声降低，相长时间吸杂则噪声趋势，探究噪声能量谱与温度的依赖关系表明，器件的低频噪声是由载流子对Ｓｉ－ＳｉＯ２界面陷阱的热激发造成的，而背面吸杂则导致Ｓｉ－ＳｉＯ２的应力衰竭，进而改变了截面陷阱的能量分布。     

V型坡口对钢/铝激光对接熔钎焊性能的影响

为了改善钢/铝熔钎焊中钎焊缝与钢一侧接合界面上冶金反应的不均匀性,进而提高接头的拉伸强度,采用仿真模拟及实验相结合的方法研究了V型坡口对钢/铝激光对接熔钎焊性能的影响。利用ANSYS软件对钢/铝激光对接熔钎焊温度场进行仿真,在镀锌钢板上开设V型坡口时,接合界面靠近上表面与靠近下表面的温度梯度（为241℃）较不开坡口时的温度梯度（为588℃）明显减小;分别在镀锌钢板上开设V型坡口与不开设坡口的钢/铝异种金属进行激光对接熔钎焊试验,并对试样进行拉伸测试。结果表明,在镀锌钢板上开设V型坡口的情况下,接合界面上金属间化合物层的厚度分布较不开坡口均匀;V型坡口的存在使得断裂位置远离接合界面,接头的机械性能明显改善。     

硅/硅直接键合的界面应力

硅/硅直接键合技术广泛应用于SOI,MEMS和电力电子器件等领域,键合应力对键合的成功和器件的性能产生很大的影响。键合过程引入的应力主要是室温下两硅片面贴合时表面的起伏引起的弹性应力;高温退火阶段由于两个硅片的热膨胀系数不同引起的热应力和由于界面的本征氧化层或与二氧化硅键合时二氧化硅发生粘滞流动引起的粘滞应力。另外,键合界面的气泡、微粒和带图形的硅片键合都会引入附加的应力。     

硅片背面激光损伤的吸杂效果

本文介绍了硅片背面激光损伤吸杂实验,用金相显微镜观察证实了高温退火后激光损伤的热稳定性,研究了激光损伤对氧化层错(OSF)和载流子寿命的影响,用中子活化分析法测出了吸杂效果。     

Recombination and trapping in multicrystalline silicon

Minority carrier recombination and trapping frequently coexist in multicrystalline silicon (mc-Si), with the latter effect obscuring both transient and steady-state measurements of the photoconductance. In this paper, the injection dependence of the measured lifetime is studied to gain insight into these physical mechanisms. A theoretical model for minority carrier trapping is shown to explain the anomalous dependence of the apparent lifetime with injection level and allow the evaluation of the density of trapping centers. The main causes for volume recombination in mc-Si, impurities and crystallographic defects, are separately investigated by means of cross-contamination and gettering experiments. Metallic impurities produce a dependence of the bulk minority carrier lifetime with injection level that follows the Shockley-Read-Hall recombination theory. Modeling of this dependence gives information on the fundamental electron and hole lifetimes, with the former typically being considerably smaller than the latter, in p-type silicon, Phosphorus gettering is used to remove most of the impurities and reveal the crystallographic limits on the lifetime, which can reach 600 μs for 1.5 Ωcm mc-Si. Measurements of the lifetime at very high injection levels show evidence of the Auger recombination mechanism in mc-Si. Finally, the surface recombination velocity of the interface between mc-Si and thermally grown SiO₂ is measured and found to be as low as 70 cm/s for 1.5 Ωcm material after a forming gas anneal and 40 cm/s after an anneal. These high bulk lifetimes and excellent surface passivation prove that mc-Si can have an electronic quality similar to that of single-crystalline silicon     

多晶硅吸杂效能的研究

用透射电镜（ＴＥＭ）、扫描电镜（ＳＥＭ）和光学显微镜研究了淀积在单晶衬底上的多晶硅层的吸杂能力。研究显示多晶硅还存在两种吸杂的效能：一是能增强内吸杂；二是即使多晶硅在工艺流程中耗尽，在衬底中产生的层错和位错会继续起着吸杂作用。     

Out-diffusion of impurity via the kick-out mechanism during gettering

The out-diffusion of an impurity by the kick-out mechanism during gettering is analyzed by the numerical solution to the set of diffusion-kinetic equations. On the example of the Au impurity in silicon, the effect of the degree of gettering and the dislocation density on the concentration profiles of the impurity and self-interstitials is investigated. It is shown that the usually used approximation based on the solution to diffusion equations for a substitutional impurity with effective diffusivities can lead to an underestimation of the gettering time. In the absence of dislocations, this underestimation is caused by modifying the expression for effective diffusivity in the case of gettering and violating the local-equilibrium condition at the gettering front. For a high dislocation density, the process of lowering the impurity-concentration level is caused by the kinetics of generation of self-interstitials on dislocations instead of the impurity diffusion.     

硅／硅直接键合制备p^＋／n^—和n^—／n^—结构

本文采用Si/Si直接键合制备p~+/n~-、n~-/n~-结构的工艺原理及方法。通过实验,摸索出了一种有效的表面清洗-高温处理Si/Si键合工艺;采用该工艺制出了p~+/n~-、n~-/n~-样片;对键合的微观结构、键合强度、杂质分布及电接触特性进行了检测。     

芯片键合换能系统中接触界面的影响分析

接触界面对超声能量传递与振动特性的影响是各类压电换能器的共性问题。在超声芯片封装领域,各子部分之间的接触界面是影响系统超声能量传递的强非线性因素,直接影响芯片与基板的键合质量。该文通过有限元法与激光多谱勒测振仪等技术,获得系统中接触界面对超声能量传递与振动特性的影响规律,发现不合理的接触界面会引发系统多模态与频率混叠效应、超声能量输出不稳定、系统迟滞响应等,导致键合强度下降、芯片与基板倾斜、键合效率下降等封装缺陷。研究结果对理解超声键合与系统设计具有指导意义。