[00129760]硅片直接键合技术

硅片直接键合（Silicon Wafer Direct Bonding, 缩写为SDB）是指二片镜面抛光硅片经过适当表面清洗与处理，可以在室温下直接键合，再经加热增加其键合强度而成为一个整体。键合前，硅片表面不需任何粘结剂，键合过程中，也不需在硅片表面施加外力。 SDB 技术的特征在于它与半导体及集成电路加工技术的兼容性和自身的灵活性。VLSI的发展使硅片表面更为光滑、平整与洁净，这种发展与SDB 对硅片本身的要求完全一致；SDB 的灵活性表现在可以实现不同晶向、不同掺杂类型、不同杂质浓度、不同硅片厚度和带有SiO2 的键合。SDB 技术使硅材料和VLSI 技术的潜力得到了充分地发挥。 项目发明了等离子体表面处理技术和化学表面处理技术，实现了硅/硅、硅/二氧化硅、二氧化硅/二氧化硅的硅片直接键合；提出了键合界面气体横向扩散的空洞消除机制；提出并优化了两步键合技术。键合结果表明：键合面积>95%，键合强度大于体硅强度。针对电力电子器件的衬底材料、绝缘体上硅（SOI）材料、微传感器等制备需要，提出并实现了快速热键合技术，结果使键合界面杂质互扩散很少；提出并实现了掺TCE二氧化硅作为埋层的SOI 键合技术，结果使键合界面电荷与一般MOS 器件接近。发明了耗尽层边缘作为腐蚀停止界面的减薄技术，实现了小尺寸键合SOI 硅片的减薄。针对硅片直接键合技术的批量工业应用，广泛开展了界面杂质扩散、界面电荷、界面空洞、界面应力的表征和测试技术研究。