GaAs/InP低温晶片键合技术的相关理论研究和测试

摘要

本论文的主要工作如下：1.详细介绍了半导体晶片键合技术的起源和发展，归纳了晶片直接键合技术的国内外发展现状，并对半导体晶片键合技术的分类和应用进行了系统的总结。2.界面问题是晶片键合技术的核心，本文对几个热点界面问题进行了详细的介绍，即键合机制、界面形貌和键合样品的电特性。3.半导体异质结带阶是设计微电子器件的重要参数。在晶格不匹配的异质结中，往往存在应变。异质结带阶具有随应变状态变化而变化的特性，可以利用这一特性实现对异质结的带阶的设计和剪裁。本文以平均键能法为基础对GaAs/InP异质结的能带不连续值进行了详细的理论推算，得出了△Ev=0.154eV的结论，并利用Langer法则验证了其合理性。4.为了能够通过非破坏性方式检测样品的键合质量，确定未键合区域所在的位置，在陈斌师兄、马如兵同学和我的努力之下，成功搭建了一个红外测试平台，并取得了预期的测试效果。5.由于预键合是晶片键合流程中的一个关键步骤，而亲水性又在很大程度上影响着预键合质量，所以我和同组同学对经各种处理液处理后的晶片表面的亲水性进行了系统的研究。6.对晶片键合技术涉及的键合强度的测试、应力检测以及XPS谱测试在界面组分及界面组分随深度分布方面的应用进行了详细的归纳和介绍。

目录

文摘

英文文摘

独创性(或创新性)声明和关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1课题背景和论文结构

1.1.1课题背景

1.1.2论文结构

1.2键合技术的起源、发展和直接晶片键合技术的现状

1.2.1键合技术的起源和发展

1.2.2直接晶片键合技术的现状

1.3键合技术的分类

1.3.1熔融键合技术

1.3.2静电键合技术

1.3.3低温真空键合技术

1.3.4薄膜直接键合技术

1.3.5低温共熔体键合技术

1.3.6粘合键合技术

1.3.7键合方法的比较

1.4晶片键合技术的应用[18]

1.4.1以GQAS或Si为衬底的IWGQASP-I-N光探测器

1.4.2具有品片键合BRQGQ反射镜的长波长VCSEL

1.4.3品片键合微机械波长可调谐器件

1.4.4利用品片键合形成柔性衬底

1.4.5小结

参考文献

第二章晶片直接键合技术的界面行为

2.1 GQAS/IXP直接晶片键合的成键机制

2.1.1引言

2.1.2 GQAS/IXP异质键合成键机制的推断

2.1.3 GQAS/IXP异质键合成键机制的实验分析

2.1.4结论

2.2 GQAS/IXP晶片直接键合的界面形貌

2.2.1引言

2.2.2界面位错的理论分析

2.2.3界面位错的测试结果

2.2.4结论

2.3 GQAS/IXP品片直接键合的电特性

2.3.1 GQAS/IXP键合样品的电特性研究

2.3.2结论

参考文献

第三章IXP-GQAS异质结能带不连续值的理论推算

3.1确定异质结不连续值的各种方法

3.2异质结带阶的理论预测

3.3小结

参考文献

第四章晶片直接键合技术的重要测试和分析

4.1键合样品的红外检测

4.1.1引言

4.1.2红外测试平台的工作原理和测试结果

4.1.3小结

4.2键合强度的测量

4.2.1引言

4.2.2刀片法测键合强度

4.2.3小结

4.3晶片直接键合的应力检测

4.3.1引言

4.3.2 RAMAN谱测量键合样品应力

4.3.3 RAMAN谱测量GQAS/IXP键合样品应力的理论基础

4.3.4小结

4.4 X射线光电子谱(XPS)测量键合界面的组分和深度分布

4.4.1引言

4.4.1 X射线光电子谱(XPS)测试的基本原理

4.4.2 XPS测试中的化学位移和定量分析

4.4.3 XPS测量键合界面的组分和深度分布

4.4.4小结

4.5 GQAS、IXP表面处理的亲水性实验研究

4.5.1引言

4.5.2接触角表征品片表面能的原理

4.5.3测试实验和结果分析

4.5.4小结

参考文献

致谢

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