矽晶片直接黏合之特性

Abstract

由於優良的導電性或絕緣性兩者在不同的黏合界面皆可達成, 矽晶片直接黏合(SDB) 技術在功率元件、微感應器與SOI 結構等應用上深具潛力。 SDB 技術是指兩片鏡面矽晶片經親水性表面處理后, 面對面接觸而產生緊密黏合。在 晶片表面形成的親水基(SiOH)是黏合的主因。因此, 如何形成并增加表面親水基便成 為SDB 技術的關鍵制程。 在本論文中我們試驗了四種不同的強氧化酸溶液, 并利用紅外頻譜來分析, 因此而提 出一個最佳化的親水基處理條件; 即於80℃的硫酸/ 雙氧水1:20溶液中處理一個半小 時。利用此條件, 并考量黏合前的晶片表面溼度、晶片平坦度和彎曲度、與環境的潔 凈度等決定性因素, 我們建立可靠的SDB 制程, 也制作出良好無空隙的黏合晶片。此 外我們并利用熱影像來研究黏合晶片品質; 但發現有解析度的限制。一些甚小的微缺 陷并不容易藉熱影像來觀察。然而這些微缺陷可利用掃描式電子顯微鏡來檢測。我們 推測黏合晶片間晶格的不吻合、環境的微粒子以及熱處理后殘留於黏合界面的氧原子 , 都是微缺陷產生的主要原因。 在論文最后, 我們運用SDB 制程試作PN接面二極體, 以建立SDB 之應用技術。