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碳化硅氧等离子表面处理

  • 分类:业界动态
  • 作者:等离子清洗机-CRF plasma等离子设备-等离子表面处理机厂家-诚峰智造
  • 来源:
  • 发布时间:2020-10-22
  • 访问量:

【概要描述】由于碳化硅与其它高温材料相比具有更低的平均热膨胀系数、更高的热导率和更好的耐超高温性能,碳化硅在高频、大功率、耐高温、抗辐射半导体器件和紫外探测器等方面有着广阔的应用前景。碳化硅在微加工技术和MEMS技术中,键合是非常重要的一步,同时也是制造业难题之一。至于碳化硅直接键合而言,解决了高温环境下不同材料连接时热膨胀系数不匹配及电气特性等问题,并可加以利用碳化硅这种异构体直接结合在一起,形成异质结器件。异质结与同质结相比,具有许多优点。举例来说,与肖特基晶体管相比,异质结场效应管能够获得较低的漏电流;异质结双极晶体管可以提高发射效率,降低基区电阻,提高频率响应,并具有较宽的工作温度范围。         其中,表面处理是直接键合的关键因素,其处理效果的好坏直接影响到键合是否能发生,以及键合后的界面效果,因为污染物可能吸附在晶片表面,晶片表面不平度等,都会造成键合空洞,从而对晶片表面的机械性能和电学性能产生不同程度的影响。现在碳化硅表面处理方法主要有传统的湿法处理、高温退火和等离子体处理等方法。这里面传统的湿洗处理是由硅的湿法工艺发展而来的,那它主要包括HF法与RCA法,每一种处理方式都有其特点。举例来说,湿法处理步骤虽然简单,但其结果包含C、O、F像这样的污染物;高温处理能有效的去除C、O污染物,但处理温度需进一步优化,后续工艺兼容性差;等离子体处理可有效去除含O、F的污染物,但不适当的处理温度和时间会导致离子对表面的破坏,从而造成碳化硅表面重构。根据以上表面处理方法的特点,采用湿法清洗和氧气、氩气等离子体处理方法对晶片进行处理,采用热压法相对与碳化硅熔点在低温低压下直接键合,并达到理想的键合效果。         等离子体表面处理设备处理:在实际应用中对等离子体进一步处理,可减小晶片的粗糙度,增加晶片的活化度,可得到更适合直接键合的晶片。从外来物与固体表面结合的理论可以看出,当晶片表面存在大量非饱和键时,外来物很容易与之结合。通过对晶片进行各种等离子处理,可改变晶片表面的亲水性、吸附性能等。等离子体表面激发技术只改变晶片的表面层,而不改变材料本身的力学、电气和机械特性,采用等离子体处理方法具有无污染、工艺简单、速度快、效率高的特点。经过多次试验,得出了分别采用氧和氩气进行处理的具体方案,并成功地应用于以后的键合过程。氧气和氩气都是非聚合性气体,等离子体与硅片表面的二氧化硅层发生相互作用后,这些活性原子和高能电子破坏了原始的硅氧键结构,使它变成非桥键,表面活化并导致与激活的原子的电子结合能量向更高能方向移动,使得在其表面存在大量的悬挂键,而这些悬垂键又与结合OH群体形式存在,形成稳定的结构。Si-OH表面经有机碱或无机碱浸泡和一定温度退火后,结合键脱水聚合形成硅氧键,使晶片表面亲水性增强,更有利于晶片键合。对材料的直接键合而言,亲水性的晶片表面在自发键合方面要优于疏水性晶片表面。

碳化硅氧等离子表面处理

【概要描述】由于碳化硅与其它高温材料相比具有更低的平均热膨胀系数、更高的热导率和更好的耐超高温性能,碳化硅在高频、大功率、耐高温、抗辐射半导体器件和紫外探测器等方面有着广阔的应用前景。碳化硅在微加工技术和MEMS技术中,键合是非常重要的一步,同时也是制造业难题之一。至于碳化硅直接键合而言,解决了高温环境下不同材料连接时热膨胀系数不匹配及电气特性等问题,并可加以利用碳化硅这种异构体直接结合在一起,形成异质结器件。异质结与同质结相比,具有许多优点。举例来说,与肖特基晶体管相比,异质结场效应管能够获得较低的漏电流;异质结双极晶体管可以提高发射效率,降低基区电阻,提高频率响应,并具有较宽的工作温度范围。

        其中,表面处理是直接键合的关键因素,其处理效果的好坏直接影响到键合是否能发生,以及键合后的界面效果,因为污染物可能吸附在晶片表面,晶片表面不平度等,都会造成键合空洞,从而对晶片表面的机械性能和电学性能产生不同程度的影响。现在碳化硅表面处理方法主要有传统的湿法处理、高温退火和等离子体处理等方法。这里面传统的湿洗处理是由硅的湿法工艺发展而来的,那它主要包括HF法与RCA法,每一种处理方式都有其特点。举例来说,湿法处理步骤虽然简单,但其结果包含C、O、F像这样的污染物;高温处理能有效的去除C、O污染物,但处理温度需进一步优化,后续工艺兼容性差;等离子体处理可有效去除含O、F的污染物,但不适当的处理温度和时间会导致离子对表面的破坏,从而造成碳化硅表面重构。根据以上表面处理方法的特点,采用湿法清洗和氧气、氩气等离子体处理方法对晶片进行处理,采用热压法相对与碳化硅熔点在低温低压下直接键合,并达到理想的键合效果。

        等离子体表面处理设备处理:在实际应用中对等离子体进一步处理,可减小晶片的粗糙度,增加晶片的活化度,可得到更适合直接键合的晶片。从外来物与固体表面结合的理论可以看出,当晶片表面存在大量非饱和键时,外来物很容易与之结合。通过对晶片进行各种等离子处理,可改变晶片表面的亲水性、吸附性能等。等离子体表面激发技术只改变晶片的表面层,而不改变材料本身的力学、电气和机械特性,采用等离子体处理方法具有无污染、工艺简单、速度快、效率高的特点。经过多次试验,得出了分别采用氧和氩气进行处理的具体方案,并成功地应用于以后的键合过程。氧气和氩气都是非聚合性气体,等离子体与硅片表面的二氧化硅层发生相互作用后,这些活性原子和高能电子破坏了原始的硅氧键结构,使它变成非桥键,表面活化并导致与激活的原子的电子结合能量向更高能方向移动,使得在其表面存在大量的悬挂键,而这些悬垂键又与结合OH群体形式存在,形成稳定的结构。Si-OH表面经有机碱或无机碱浸泡和一定温度退火后,结合键脱水聚合形成硅氧键,使晶片表面亲水性增强,更有利于晶片键合。对材料的直接键合而言,亲水性的晶片表面在自发键合方面要优于疏水性晶片表面。


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  • 发布时间:2020-10-22 08:19
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碳化硅氧等离子表面处理

        由于碳化硅与其它高温材料相比具有更低的平均热膨胀系数、更高的热导率和更好的耐超高温性能,碳化硅在高频、大功率、耐高温、抗辐射半导体器件和紫外探测器等方面有着广阔的应用前景。碳化硅在微加工技术和MEMS技术中,键合是非常重要的一步,同时也是制造业难题之一。至于碳化硅直接键合而言,解决了高温环境下不同材料连接时热膨胀系数不匹配及电气特性等问题,并可加以利用碳化硅这种异构体直接结合在一起,形成异质结器件。异质结与同质结相比,具有许多优点。举例来说,与肖特基晶体管相比,异质结场效应管能够获得较低的漏电流;异质结双极晶体管可以提高发射效率,降低基区电阻,提高频率响应,并具有较宽的工作温度范围。

        其中,表面处理是直接键合的关键因素,其处理效果的好坏直接影响到键合是否能发生,以及键合后的界面效果,因为污染物可能吸附在晶片表面,晶片表面不平度等,都会造成键合空洞,从而对晶片表面的机械性能和电学性能产生不同程度的影响。现在碳化硅表面处理方法主要有传统的湿法处理、高温退火和等离子体处理等方法。这里面传统的湿洗处理是由硅的湿法工艺发展而来的,那它主要包括HF法与RCA法,每一种处理方式都有其特点。举例来说,湿法处理步骤虽然简单,但其结果包含C、O、F像这样的污染物;高温处理能有效的去除C、O污染物,但处理温度需进一步优化,后续工艺兼容性差;等离子体处理可有效去除含O、F的污染物,但不适当的处理温度和时间会导致离子对表面的破坏,从而造成碳化硅表面重构。根据以上表面处理方法的特点,采用湿法清洗和氧气、氩气等离子体处理方法对晶片进行处理,采用热压法相对与碳化硅熔点在低温低压下直接键合,并达到理想的键合效果。

        等离子体表面处理设备处理:在实际应用中对等离子体进一步处理,可减小晶片的粗糙度,增加晶片的活化度,可得到更适合直接键合的晶片。从外来物与固体表面结合的理论可以看出,当晶片表面存在大量非饱和键时,外来物很容易与之结合。通过对晶片进行各种等离子处理,可改变晶片表面的亲水性、吸附性能等。等离子体表面激发技术只改变晶片的表面层,而不改变材料本身的力学、电气和机械特性,采用等离子体处理方法具有无污染、工艺简单、速度快、效率高的特点。经过多次试验,得出了分别采用氧和氩气进行处理的具体方案,并成功地应用于以后的键合过程。氧气和氩气都是非聚合性气体,等离子体与硅片表面的二氧化硅层发生相互作用后,这些活性原子和高能电子破坏了原始的硅氧键结构,使它变成非桥键,表面活化并导致与激活的原子的电子结合能量向更高能方向移动,使得在其表面存在大量的悬挂键,而这些悬垂键又与结合OH群体形式存在,形成稳定的结构。Si-OH表面经有机碱或无机碱浸泡和一定温度退火后,结合键脱水聚合形成硅氧键,使晶片表面亲水性增强,更有利于晶片键合。对材料的直接键合而言,亲水性的晶片表面在自发键合方面要优于疏水性晶片表面。

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