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低温晶片键合的实验和动力学特性研究
中文名称: 低温晶片键合的实验和动力学特性研究
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论文编号: 3406044收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Experiments of Low Temperature Wafer Bonding and Analysis on Relevant Dynamics
学位类型: 硕士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 物理电子学
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 晶片键合 GaAs InP 分子动力学 准单片集成 低温晶片键合 器件
简介目录: 点击此处 免费索取本论文简介和目录>>
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论文简介:随着光电信息技术的发展,要求器件的尺寸越来越小,器件的性能越来越高,把不同的器件集成到一起已成为光电子器件研究的热点。而器件集成的实现是以材料集成的突破为先决条件。因此问题的关键主要集中在如何实现不同半导体材料间的异质兼容,从而最终实现器件的单片集成或准单片集成。由于GaAs和InP的晶格常数存在较大的失配,所以应用传统的异质生长技术得到的GaAs、InP的异质结构难以满足器件对材料提出的要求。对GaAs、InP晶片键合技术进行研究,正是为了利用键合技术集成材料的优势,得到高质量的GaAs、InP异质结构,进而获得高性能的器件。本论文对于利用低温晶片键合技术来实现大失配材料的准单片异质兼容的若干理论机理进行了系统的分析,并在实验上探讨了InP/GaAs的低温键合技术。主要的工作如下: 1.对键合技术的历史、现状,键合的方法以及键合技术在不同领域内的应用进行了系统的总结。 2.通过对键合晶片表面能和弹性能的分析推导出了键合发生的判定依据,并根据此依据分析了晶片表面的宏观尺度的弯曲对键合的影响。得出:键合晶片的厚度在键合中起重要作用。 3.由键合发生的判定依据给出了刻蚀对键合的影响。浅层的刻蚀图案使得键合的发生更加困难,而深层刻蚀可以促进键合。 4.利用晶片表面形貌的周期性傅里叶级数的表达形式,导出了室温下键合应力的表达式以及其与键合能的关系。得出:键合晶片厚度越薄,对键合表面平整度要求就越低;键合界面能越大,晶片就越容易键合。 5.根据双金属带热应力分布理论,分析了由高温退火引起的晶片键合界面剪切应力和正应力的分布。剪应力大部分集中在键合晶片的边缘区,并且以指数形式增长;而正应力在晶片边缘附近迅速下降,到达晶片边缘时(x=r)减小为零。 6.从理论上推导了高温退火引起的键合界面形变,得出:高温退火有利于增加键合面积。 7.运用分子动力学理论建立了Si-Si和Si02-Si02键合界面的模型。模型建立在粒子数恒定,体积恒定,能量恒定的微正则系综下。模拟出了Si-Si和Si02-Si02键合过程中的微观反应机制。 8.与同组同学一起深入研究了基于硫脲溶液表面改性处理的、简单且无毒性的InP/GaAs低温晶片键合工艺,成功地实现了在较低热退火温度(400℃)下InP/GaAs之间的晶片直接键合,退火温度显著低于国际同类研究工作(500℃.500℃)。采用该工艺,同时实现了GaAs基F-P腔滤波器与InP基探测器之间的准单片集成。
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