为实现碳化硅(SiC)在300℃以下的低温键合,研究了以Cu和Au作为键合中间层,利用Pt催化甲酸气氛预处理金属膜表面并为键合提供还原性保护气氛的低温键合方法.首先,研究了带有Cu金属层的SiC晶片在氮气、甲酸气氛以及Pt催化甲酸气氛下的键合过程,通过对比键合强度来验证Pt催化甲酸气氛下完成带有Cu层的SiC晶片键合的可能性.其次,采用扫描声学显微镜(SAM)和扫描电子显微镜(SEM)对键合后样品进行表征,并通过改变键合温度及键合加载的压力,研究关键工艺参数对于键合强度的影响.最后,对比了 Cu,Au两种中间层金属在不同气氛下的SiC-SiC键合效果.研究结果表明:相比不含甲酸的N2气氛以及未经过Pt催化的甲酸气氛,经过Pt催化的甲酸气氛能够更好地还原Cu表面的氧化物,实现带有Cu金属层的SiC-SiC低温键合;SEM、SAM测试表明键合界面无明显空洞,键合效果良好;与使用Au层的SiC样品相比,在低温下基于Cu中间层的SiC样品键合强度显著高于Au中间层的样品,显示了本方法对还原表面主要为氧化物的金属层键合的优越性.本方法利用Pt催化甲酸气氛预处理Cu表面并为键合提供还原性保护气氛,在200℃时获得了 12.5 MPa的剪切强度,实现了高强度的SiC-SiC低温键合.

碳化硅(SiC);低温键合;甲酸;催化还原;金属中间层

尹振;徐杨;李俊龙;孟莹;赵雪龙;须贺唯知;王英辉

中国科学院微电子研究所,北京100029;中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京100049;昆山微电子技术研究院,江苏苏州215347;明星大学合作研究中心,东京191-8506

哈尔滨工业大学学报

[1]尹振;徐杨;李俊龙;孟莹;赵雪龙;须贺唯知;王英辉-.Pt催化甲酸气氛下的碳化硅低温键合)[J].哈尔滨工业大学学报,2022(12):103-107

金属中间层

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