晶片键合界面应力分布的理论分析

根据双金属带的热应力分布理论,推导了晶片键合以及薄膜键合的界面应力分布公式.对影响晶片键合的剪切应力、正应力以及剥离应力的分布特性进行了讨论     

Ⅲ-Ⅴ族半导体晶片键合热应力分析

利用结构力学模型并且结合有限元方法,分析了InP/GaAs晶片键合时界面热应力的分布情况,理论分析结果和有限元结果一致,实验也证实了分析结果.最后详细讨论了减小晶片键合热应力的有关因素,对在热处理时提高晶片的键合质量提供一定的理论参考.     

室温晶片键合界面的弹性理论分析

利用接触弹性力学的DMT(Derjaguin，Muller，Toporov)理论，考虑晶片表面起伏的随机性，导出了晶片键合的实际接触面积和有效键合能。并对结果进行了数值分析。讨论了影响室温键合强度大小的各种因素。     

室温晶片键合界面的弹性理论分析

利用接触弹性力学的DMT(Derjaguin,Muller,Toporov)理论,考虑晶片表面起伏的随机性,导出了晶片键合的实际接触面积和有效键合能。并对结果进行了数值分析。讨论了影响室温键合强度大小的各种因素。     

晶片键合基础介绍

选择键合技术的程序通常依赖于一系列要求,如温度限制、密闭性要求和需要的键合后对准精度。键合的选择包括标准工业工艺,如阳极键合、玻璃浆料键合和黏着键合,以及新发展的低温共晶键合,金属扩散(共熔晶)键合和特定应用中的硅熔融键合。     

直接键合硅片界面键合能的理论分析

直接键合硅片界面的键合能依赖于界面成键的密度,是退火温度和时间的函数,界面反应激活能决定着成键的行为．硅片键合能随退火温度分两步增加,这种现象被归因于界面反应存在两种不同的激活能．将硅本征氧化层与硅热氧化层两种键合界面在退火过程中的行为进行了理论分析与比较．硅本征氧化层的键合能随温度的增加要比热氧化层界面的大．键合能的饱和时间与激活能密切相关．     

直接键合硅片界面键合能的理论分析

直接键合硅片界面的键合能依赖于界面成键的密度 ,是退火温度和时间的函数 ,界面反应激活能决定着成键的行为 .硅片键合能随退火温度分两步增加 ,这种现象被归因于界面反应存在两种不同的激活能 .将硅本征氧化层与硅热氧化层两种键合界面在退火过程中的行为进行了理论分析与比较 .硅本征氧化层的键合能随温度的增加要比热氧化层界面的大 .键合能的饱和时间与激活能密切相关     

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。     

降低镀层应力提高键合强度

本文分析了影响键合强度的因素,介绍了保证键合强度的方法及应注意的问题。     

红外热像法无损分析硅片直接键合界面的键合强度

提出了用红外热像无损检测ＳＤＢ界面空洞和定量检测界面键合强度的方法，并与破坏性粒拉力实验和喷砂造型法对照，证明了该方法的可行性。     

InP/Si键合界面热应力分析

从理论上分析了键合热应力产生的原因,在此基础上,采用双层条状金属热应力模型讨论InP/Si键合过程中应力的大小及分布情况.结果表明, 由剪切应力和晶片弯矩决定的界面正应力是晶片中心区域大面积键合失败的主要原因,同时InP/Si键合合适的退火温度应该在250～300 ℃.最后在300 ℃退火条件下很好地实现了InP/Si键合,界面几乎没有气泡,有效键合面积超过90%.     

Modeling of Thermally Induced Stresses in Three-Dimensional Bonded Integrated Circuit Wafers

A finite-element model has been developed to investigate the potential reliability issues of thermally induced stresses in interwafer Cu via structures in three-dimensional (3D) integrated circuit (IC) wafers. The model is first partially validated by comparing computed results against experimental data on via test structures from planar ICs. Computed von Mises stresses show that the predicted failure agrees with the results of thermal cycle experiments. The model is then employed to study thermal stresses in interwafer Cu vias in 3D bonded IC structures. The results illustrate that there is a concern regarding the stability of interwafer Cu vias. Simulations show that the von Mises stresses in interwafer Cu vias decrease with decreasing pitch length at constant via size, increase with decreasing via size at constant pitch, and decrease with decreasing bonding thickness.     

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.     

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.     

GaAs/InP的键合界面热应力分析

采用双层条状金属热应力模型,用MATLAB方法对退火过程中GaAs/InP晶片间的应力和双轴弹性形变能进行模拟和分析。结果表明:将InP剪薄至200μm,GaAs剪薄至175μm,剪应力取得了一个相对的小值,而剥离应力更是被完全消除,这时正应力也相对较小。而按照一定的比例适度剪薄两侧晶片的厚度,可以使得两侧的双轴形变能减小到原来的一半以下。通过减薄键合晶片的厚度可以得到较好的键合质量。另外,不管那一种应力都随退火温度的升高而快速增加,所以实验中一定保持低的退火温度,通常小于300°C为宜。     

Si/InP键合界面的研究

应用疏水处理方法成功实现了Si/InP的键合,然后通过对InP和Si的表面XPS能谱分析得到界面信息,从而了解键合机理.I-V曲线也反应了键合界面的性质,通过450、550℃退火样品的伏安特性可知道,对于InP/Si键合结构而言,退火温度与界面特性应该存在最佳值.     

Si/Si直接键合界面的FTIR和XPS研究

通过新颖的键合方法实现了Si/Si直接键合.采用傅里叶红外透射谱(FTIR)对Si/Si键合界面进行了研究,结果表明,高温退火样品的界面组分为Si和O,无OH和H网络存在.X射线光电子谱(XPS)测试结果进一步表明,界面主要为单质Si和SiOx混合网络,且随着退火温度的升高,界面层Si-Si直接成键的密度也越高.     

A Modified PseudoMOS Technique to Characterize Interface Quality of SOI Wafers

We developed a new pseudoMOSFET technique by using an additional metallization, which directly contacts the Si-film to source and drain by Schottky contacts. In contrast to probe measurements, the drain current characteristics are independent of mechanical forces, and geometrical edge effects do not appear in electrical characteristics. We examined a variety of different contact metals in order to measure the mobility of electrons as well as holes. A theoretical explanation for the influence of the metal contacts on the electrical characteristics is presented.