PDF《直接键合 结构界面的特性研究 ！》

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3 波长红外光具有强烈吸收特性, 我们用红外光谱方法对经过石蜡处理过的化合物半 导体 )*+,-./0 直接键合结构进行了吸收特性研究2 根据测试区域红外吸收光谱上是否观察到 12$#'

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3 波长吸收峰而判断该区域的质量 (是否存在空间 层) , 实验表明, 当空间层厚度在纳米量级时仍能被 第$% 卷第'

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) D%11%,#6 物理学报/8E/ +FGB)8/ B)H)8/ IJ:2$%, HJ2'

, BKLMK3NKO, ##$ ##$ 8;

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P02 BJ@2 很好地表征!与石蜡中间层对 ! #$% ! &

波长的强烈 吸收特性相比, 界面反射、 界面缺陷 (对于高温键合 而言, 缺陷由空气泡及界面两侧材料的分解物构成) 的吸收及散射、 未键合区域界面干涉引起的光损失 可以忽略不计, 考虑到吸收强度与厚度的对应关系, 二维扫描测试键合样品的红外吸收光谱并作出 '

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吸收强度等值线图, 则可得到晶片不连续 空间层沿整个界面的厚度分布图! (! 实验键合晶片采用沿 ) **$ + 晶向解理成约 ,&

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大小的 ./0 与1234 衬底片, 晶片经过清洗、 表 面氧化物的去除、 边对边叠合在一起后, 被置于键合 装置中以对晶片表面施加压力, 随后立即放入退火 炉进行高温退火以完成键合过程, 最后退火炉自然 降温至 *$$5以下取出样品, 实验中, 退火时间固定 为 #&

6/, 采用改进施压均匀性前制得的样品 (温度 为#7$5, 压强约为 #802) 作为键合装置压强不均匀 性的表征;

在改进施压均匀性后, 使用温度为 7($

5 及压强分别约为 ( 和#$802 制得的样品进行吸收光 谱测试, 以验证压强均匀性对键合质量的影响, 同时 观察键合均匀性受压强大小的影响以优化样品制备 条件!键合后的晶片与石蜡一起加热到其熔化的温 度, 由于熔融石蜡具有很好的渗透性, 它渗透并被填 充到存在空间层的界面而充当检测介质! 红外吸收 光谱 (*!$―9!$ ! &

) 由7$ 傅里叶变换红外 光 谱仪 (A?.B) 测试得到, 测试过程中采用叠合在一 起的 ./0 和1234 衬底作为背景信号扣除样品信号 中衬底的影响;

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波长吸收强度等值线图由 测试晶片表面不同区域谱线并截取各测试点的 '

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波长吸收强度构画得到! 键合样品的横断 面图 由C>

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8) 观察得到! ! 结果及讨论 ! # 红外吸收光谱检测原理 图*为红外吸收光谱检测原理示意图, 假设 ! , !# , !$ 和! , !# , !$ 分别为键合样品 ./0 侧、

1234 侧以及石蜡中间层的厚度和吸收系数, ! $ , !#$ 分别 为背景样品 ./0 侧和

1234 侧的厚度, $$ , $% , $# 分别 为入射到样品、 从键合样品出射以及从背景样品出 射的光信号, 则有关系式: $% F $$ GH!$ !$ H ( ! ! I!# !# ) , (*) $# F $$ GH ( ! ! $ I!# !!#$ ) , (() 以及 $&

F $# GH [ ! (! H ! $ ) I!# (!# H !#$ ) ] ・GH!$ !$ ! ( ) 定义光吸收 F * H JKL*$ ($% M $# )F '

I JKL( *$ ・ !$!$ ,(9) 其中 '

F * I[ ! (! H ! $ )I!# (!# H !#$ ) ] ・JKL( *$ ! (#) 图*红外吸收光谱测试原理示意图 (2) 键合样品透射光信号测试;

(N) 背景样品透射光信号测试 (9) 式中加入常数 '

*'

只为方便数据处理! 实际测试 中$% 还包含界面反射、 界面缺陷的吸收及散射、 未 键合区域界面干涉引起的光损失等, 因其值相对于 石蜡中间层的吸收而言比较小, 在以上各式推导中 被忽略了! ./0 与1234 体材料禁带宽度对应波长分 别为 $!%( ! &