Поверхностно-активированное соединение ( SAB ) - это технология низкотемпературного соединения пластин с атомарно чистыми и активированными поверхностями. Активация поверхности перед склеиванием с использованием бомбардировки быстрыми атомами обычно используется для очистки поверхностей. Высокопрочное соединение полупроводника , металла и диэлектрика может быть получено даже при комнатной температуре. [1] [2]
Обзор
В стандартном методе SAB поверхность пластины активируется бомбардировкой быстрыми атомами аргона в сверхвысоком вакууме (UHV) 10 -4 -10 -7 Па. Бомбардировка удаляет адсорбированные загрязнения и естественные оксиды с поверхностей. Активированные поверхности атомарно чисты и реактивны для образования прямых связей между пластинами, когда они контактируют даже при комнатной температуре.
Исследования на САБ
Метод SAB был изучен для склеивания различных материалов, как показано в Таблице I.
Si | Ge | GaAs | SiC | Cu | Al 2 O 3 | SiO 2 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Si | [3] [4] | [5] | [6] | [7] [8] | |||
Ge | [9] | ||||||
GaAs | [5] | [10] | |||||
SiC | [6] | [10] | [11] | ||||
Cu | [12] [13] | ||||||
Al 2 O 3 | [7] [8] | [7] | |||||
SiO 2 | Отказ [7] |
Стандартный SAB, однако, не смог склеить некоторые материалы, такие как SiO 2 и полимерные пленки. Модифицированный SAB был разработан для решения этой проблемы за счет использования промежуточного слоя Si, нанесенного распылением, для улучшения прочности связи.
Связующий промежуточный слой | Рекомендации | |
---|---|---|
SiO 2 -SiO 2 | Напыленный Fe-Si на SiO 2 | [14] |
Полимерные пленки | Напыленный Fe-Si с обеих сторон | [15] [16] [17] |
Si-SiC | Напыленный Si на SiC | [18] |
Si-SiO 2 | Напыленный Si на SiO 2 | [19] |
Комбинированный SAB был разработан для гибридного связывания SiO 2 -SiO 2 и Cu / SiO 2 без использования какого-либо промежуточного слоя.
Связь интерфейс | Рекомендации | |
---|---|---|
SiO 2 -SiO 2 | Интерфейс прямого связывания | [20] |
Cu-Cu, SiO 2 -SiO 2 , SiO 2 -SiN x | прямой интерфейс облигаций | [21] |
Технические характеристики
Материалы | |
Преимущества |
|
Недостатки |
|
Рекомендации
- ^ "Машина для склеивания пластин при комнатной температуре BOND MEISTER | Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool Co., Ltd" . www.mhi-machinetool.com .
- ^ Ltd, Mitsubishi Heavy Industries. «MHI разрабатывает первую в мире машину для склеивания 12-дюймовых пластин | Глобальный веб-сайт Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.» . Mitsubishi Heavy Industries, Ltd .
- ^ а б Takagi, H .; Kikuchi, K .; Maeda, R .; Чанг, TR; Шуга, Т. (1996-04-15). «Поверхностное соединение кремниевых пластин при комнатной температуре». Письма по прикладной физике . 68 (16): 2222–2224. Bibcode : 1996ApPhL..68.2222T . DOI : 10.1063 / 1.115865 . ISSN 0003-6951 .
- ^ а б Ван, Чэньси; Шуга, Тадатомо (01.05.2011). «Прямое соединение при комнатной температуре с использованием фторсодержащей плазменной активации» (PDF) . Журнал Электрохимического общества . 158 (5): H525 – H529. DOI : 10.1149 / 1.3560510 . ISSN 0013-4651 .
- ^ a b Дж. Лян, Т. Миядзаки, М. Моримото, С. Нисида, Н. Ватанабе и Н. Шигекава, «Электрические свойства гетеропереходов p-Si / n-GaAs при использовании поверхностно-активированного соединения», Appl. Phys. Экспресс , т. 6, вып. 2, стр. 021801, февраль 2013 г. Доступно: http://dx.doi.org/10.7567/APEX.6.021801
- ^ а б в Liang, J .; Nishida, S .; Arai, M .; Сигекава, Н. (21 апреля 2014 г.). «Влияние процесса термического отжига на электрические свойства гетеропереходов p + -Si / n-SiC» . Письма по прикладной физике . 104 (16): 161604. Bibcode : 2014ApPhL.104p1604L . DOI : 10.1063 / 1.4873113 . ISSN 0003-6951 . S2CID 56359750 .
- ^ a b c d Х. Такаги, Дж. Утсуми, М. Такахаши и Р. Маэда, «Склеивание оксидных пластин при комнатной температуре с помощью активации поверхности аргонометрическим пучком», ECS Trans. , т. 16, нет. 8, pp. 531–537, октябрь 2008 г. Доступно: http://dx.doi.org/10.1149/1.2982908
- ^ а б Итикава, Масацугу; Фудзиока, Акира; Косуги, Такао; Эндо, Шинья; Сагава, Харунобу; Тамаки, Хирото; Мукаи, Такаши; Уомото, Миюки; Шимацу, Такехито (2016). «Сборка мощных светодиодов глубокого ультрафиолетового излучения с использованием прямого соединения». Прикладная физика Экспресс . 9 (7): 072101. Bibcode : 2016APExp ... 9g2101I . DOI : 10,7567 / apex.9.072101 .
- ^ а б Хигураши, Эйдзи; Сасаки, Юта; Кураяма, Рюдзи; Шуга, Тадатомо; Дои, Ясуо; Саваяма, Ёсихиро; Хосако, Ивао (01.03.2015). «Прямое соединение германиевых пластин при комнатной температуре методом поверхностно-активированного соединения» . Японский журнал прикладной физики . 54 (3): 030213. Bibcode : 2015JaJAP..54c0213H . DOI : 10.7567 / jjap.54.030213 .
- ^ а б в Хигураши, Эйдзи; Окумура, Кен; Накасудзи, Каори; Шуга, Тадатомо (01.03.2015). «Поверхностное соединение пластин GaAs и SiC при комнатной температуре для улучшения рассеивания тепла в мощных полупроводниковых лазерах» . Японский журнал прикладной физики . 54 (3): 030207. Bibcode : 2015JaJAP..54c0207H . DOI : 10.7567 / jjap.54.030207 .
- ^ а б Mu, F .; Игучи, К .; Nakazawa, H .; Takahashi, Y .; Fujino, M .; Шуга, Т. (30 июня 2016 г.). "Прямое соединение SiC-SiC в пластинах SAB для монолитной интеграции SiC MEMS и электроники". ECS Journal of Solid State Science and Technology . 5 (9): P451 – P456. DOI : 10,1149 / 2.0011609jss .
- ^ а б Ким, TH; Howlader, MMR; Ито, Т .; Шуга, Т. (2003-03-01). «Прямое соединение Cu – Cu при комнатной температуре с использованием метода поверхностно-активированного соединения» . Журнал Vacuum Science & Technology A . 21 (2): 449–453. Bibcode : 2003JVST ... 21..449K . DOI : 10.1116 / 1.1537716 . ISSN 0734-2101 . S2CID 98719282 .
- ^ а б Shigetou, A .; Ито, Т .; Мацуо, М .; Hayasaka, N .; Окумура, К .; Шуга, Т. (01.05.2006). «Соединение без ударов через сверхмелкозернистые медные электроды методом поверхностно-активируемого соединения (SAB)». Транзакции IEEE по расширенной упаковке . 29 (2): 218–226. DOI : 10,1109 / TADVP.2006.873138 . ISSN 1521-3323 . S2CID 27663896 .
- ^ Р. Конду и Т. Шуга, «Склеивание пластин SiO2 при комнатной температуре методом адгезионного слоя», представленный на конференции по электронным компонентам и технологиям (ECTC), 2011 IEEE 61st, 2011, стр. 2165–2170. Доступно: http://dx.doi.org/10.1109/ECTC.2011.5898819
- ^ Т. Мацумаэ, М. Фуджино и Т. Суга, «Метод склеивания полимерной подложки гибкой электроники при комнатной температуре путем активации поверхности с использованием наноадгезионных слоев», Японский журнал прикладной физики , т. 54, нет. 10, стр. 101602, октябрь 2015 г. Доступно: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.54.101602
- ^ а б Мацумаэ, Такаши; Накано, Масаси; Мацумото, Ёсиие; Шуга, Тадатомо (15 марта 2013 г.). «Прикрепление полимера к стеклянным пластинам при комнатной температуре с использованием метода поверхностно-активированного соединения (SAB)». Транзакции ECS . 50 (7): 297–302. DOI : 10.1149 / 05007.0297ecst . ISSN 1938-6737 .
- ^ а б Takeuchi, K .; Fujino, M .; Suga, T .; Коидзуми, М .; Сомея, Т. (01.05.2015). «Прямое приклеивание и отсоединение полимерной пленки на стеклянной пластине при комнатной температуре для изготовления гибких электронных устройств». Конференция по электронным компонентам и технологиям (ECTC), 2015 IEEE 65th : 700–704. DOI : 10.1109 / ECTC.2015.7159668 . ISBN 978-1-4799-8609-5. S2CID 11395361 .
- ^ а б Му, Фенвен; Игучи, Кеничи; Накадзава, Харуо; Такахаши, Йошиказу; Фуджино, Масахиса; Шуга, Тадатомо (2016-04-01). «Склеивание пластин SiC – Si при комнатной температуре путем модифицированной поверхностно-активированной связи с напыленным нанослоем Si». Японский журнал прикладной физики . 55 (4S): 04EC09. Bibcode : 2016JaJAP..55dEC09M . DOI : 10.7567 / jjap.55.04ec09 .
- ^ К. Tsuchiyama, К. Ямане, Х. Секигучи, Х. Окада, и А. Wakahara, «Изготовление структуры Si / SiO2 / GaN на поверхности активированного связывания для монолитной интеграции оптикоэлектронных приборов,» Японский Журнал прикладной физики , т. 55, нет. 5С, стр. 05FL01, май 2016 г. Доступно: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.55.05FL01
- ^ а б Он, Ран; Фуджино, Масахиса; Ямаути, Акира; Шуга, Тадатомо (2016-04-01). «Комбинированная технология поверхностно-активируемого склеивания для низкотемпературного гидрофильного прямого склеивания пластин». Японский журнал прикладной физики . 55 (4S): 04EC02. Bibcode : 2016JaJAP..55dEC02H . DOI : 10.7567 / jjap.55.04ec02 .
- ^ а б Он, Ран; Фуджино, Масахиса; Ямаути, Акира; Ван, Инхуэй; Шуга, Тадатомо (01.01.2016). «Комбинированная технология поверхностно-активированного соединения для низкотемпературного гибридного соединения меди и диэлектрика» . ECS Journal of Solid State Science and Technology . 5 (7): P419 – P424. DOI : 10,1149 / 2.0201607jss . ISSN 2162-8769 . S2CID 101149612 .
- ^ Он, Ран; Фуджино, Масахиса; Ямаути, Акира; Шуга, Тадатомо (01.03.2015). «Новое гидрофильное соединение пластин SiO 2 с использованием комбинированной техники поверхностно-активируемого соединения». Японский журнал прикладной физики . 54 (3): 030218. Bibcode : 2015JaJAP..54c0218H . DOI : 10.7567 / jjap.54.030218 .