张贺强

(中国电子科技集团公司第四十六研究所 天津300220)

衬底硅片质量对SDB工艺的影响研究

张贺强

(中国电子科技集团公司第四十六研究所 天津300220)

硅-硅直接键合技术广泛应用于SOI、MEMS和电力电子器件工艺中，衬底抛光片的质量对键合质量及器件性能起着至关重要的影响。衬底抛光片的质量包含几何尺寸精度及表面状态质量，会影响键合过程中的界面应力，或造成键合界面空洞的产生，从而影响键合质量。

硅片 抛光片 硅硅键合 键合质量

0 引 言

SDB(Silicon-silicon Direct Bonding)——硅-硅直接键合是将两片表面经清洗、活化的硅抛光片在室温下直接贴合，经高温处理，使界面发生物理化学反应，增加键合强度而形成整体。[1]这种键合结构与晶片的晶向、晶格常数、结晶状态、掺杂类型、掺杂浓度等无关，因此可任意选择硅片参数，且界面清晰陡峭，在一定程度上可以替代扩散、外延技术，用以制造超大规模集成电路和大功率器件的衬底。[2-5]

硅-硅键合界面没有金属或有机层，完全依靠硅片之间的范德华力、分子力甚至原子力使两片晶片相互吸附，因此，该工艺不仅与键合参数有关，[6-9]还在很大程度上依赖于衬底硅片的质量。本文重点研究了衬底硅片的几何尺寸参数与表面状态质量对键合质量的影响，并提出了硅-硅直接键合对硅片质量的要求。

1 实验设计

样品采用直径101.6,mm、N型硅单面抛光片，抛光片厚度 220～450,µm，Warp 8.5～35.5,µm，LTIR 0.8～1.5,µm(15,mm×15,mm)，硅片用 H2SO4/H2O2溶液活化，活化后用电阻率大于 18,MΩ的去离子水冲洗，离心甩干后，利用光散射表面分析仪测试衬底表面颗粒度，利用光干涉平整度测试仪测试晶片的几何参数。……