隨著摩爾定律走向極限和電子產(chǎn)品小型化、智能化及多功能化發(fā)展浪潮的掀起,芯片封裝維度從二維(2D)擴展至三維(3D)被微電子產(chǎn)業(yè)公認(rèn)為是有效縮短互連長度、提高芯片功能密度的理想方案。Cu/SiO₂混合鍵合技術(shù)能兼容CuCu、SiO₂-SiO₂和Cu-SiO₂的混合互連,無需微凸點與底充膠即可完成芯片堆疊,是實現(xiàn)高密度3D Si集成的關(guān)鍵技術(shù)。然而目前混合鍵合技術(shù)仍受美國專利保護,工藝細節(jié)尚未公開。現(xiàn)有的Cu/SiO₂鍵合往往需要近400°C的高溫加熱,難與半導(dǎo)體工藝兼容,亟待開發(fā)出具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的低溫混合鍵合技術(shù)。本文利用Ar和N₂等離子體對Cu及SiO₂晶片進行表面處理。結(jié)果表明兩種等離子體均能夠快速去除晶片表面有機污染物,平整表面以增加鍵合接觸面積,并有效提高SiO₂表面的羥基(-OH)官能團密度。但因等離子體活化氛圍中含有少量氧氣,Ar/O2等離子體在Cu表面上易產(chǎn)生少量氧化,而N₂

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景與研究目的
    1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 Cu-Cu晶圓鍵合
        1.2.2 SiO₂-SiO₂ 晶圓鍵合
        1.2.3 Cu/SiO₂ 混合鍵合(DBI?)
        1.2.4 國內(nèi)外文獻綜述的簡析
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實驗材料及實驗方法
    2.1 實驗過程概述
    2.2 實驗材料
    2.3 實驗方法
        2.3.1 表面活化實驗
        2.3.2 熱壓鍵合實驗
        2.3.3 低溫退火強化
        2.3.4 力學(xué)性能測試
        2.3.5 鍵合材料表面分析
        2.3.6 鍵合樣品界面測試
    2.4 實驗設(shè)備
        2.4.1 表面活化實驗設(shè)備
        2.4.2 熱壓鍵合設(shè)備
        2.4.3 低溫退火強化設(shè)備
        2.4.4 拉伸測試實驗設(shè)備
        2.4.5 鍵合材料表面及界面分析設(shè)備
第3章 單一表面活化工藝對晶片表面作用研究
    3.1 等離子體活化對晶片表面物理化學(xué)性質(zhì)影響
        3.1.1 晶片表面形貌及粗糙度分析
        3.1.2 晶片表面XPS能譜測試
        3.1.3 晶片表面FT-IR光譜測試
        3.1.4 晶片表面潤濕性表征
    3.2 甲酸活化對晶片表面物理化學(xué)性質(zhì)影響
        3.2.1 對晶片表面形貌及粗糙度影響
        3.2.2 對晶片表面化學(xué)狀態(tài)影響
        3.2.3 對晶片表面潤濕性影響
    3.3 本章小結(jié)
第4章 兩步協(xié)同表面活化低溫鍵合工藝研究
    4.1 兩步協(xié)同表面活化對晶片表面作用研究
        4.1.1 表面粗糙度表征
        4.1.2 表面化學(xué)結(jié)構(gòu)分析
        4.1.3 表面官能團測試
        4.1.4 表面親水性變化
    4.2 兩步協(xié)同表面活化低溫鍵合工藝探究
        4.2.1 表面活化工藝對鍵合強度影響
        4.2.2 熱壓鍵合工藝優(yōu)化及分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 兩步協(xié)同表面活化低溫混合鍵合機理研究
    5.1 同質(zhì)鍵合界面SEM-EDS分析
        5.1.1 Cu-Cu鍵合界面表征
        5.1.2 SiO₂-SiO₂ 鍵合界面表征
    5.2 異質(zhì)及混合鍵合界面SEM-EDS分析
        5.2.1 Cu-SiO₂鍵合界面微觀表征
        5.2.2 混合鍵合界面微觀表征
    5.3 兩步協(xié)同表面活化低溫混合鍵合機理
        5.3.1 低溫混合鍵合分子動力學(xué)模擬
        5.3.2 兩步協(xié)同表面活化低溫混合鍵合機理模型
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3774705