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引线键合界面切向接触的黏滞-微滑移临界转换位置和能量耗散特性研究

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第7期54卷 2674-2682页

作者：温琪孙韵韵巫世晶武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

针对键合界面的黏滞-微滑移接触现象,基于黏滞-微滑移临界位置的连续变形条件和边界条件,建立键合界面切向接触的数学模型;推导出键合界面切向接触不同位置的变形量,研究法向键合力和超声切向力对界面黏滞-微滑移临界转换位置和能量耗... 详细信息

针对键合界面的黏滞-微滑移接触现象,基于黏滞-微滑移临界位置的连续变形条件和边界条件,建立键合界面切向接触的数学模型;推导出键合界面切向接触不同位置的变形量,研究法向键合力和超声切向力对界面黏滞-微滑移临界转换位置和能量耗散的影响规律。研究结果表明:当增大超声切向力或减小法向键合力时,界面切向变形量呈非线性增加,微滑区自边缘向内延展,引线键合界面的黏滞区半径减小;当界面中心位置刚度等于单位刚度时,黏滞区半径与法向键合力呈正相关,与超声切向力呈负相关;当键合界面切向接触变形量增加时,微滑移区域产生的能量耗散呈非线性上升。

关键词：键合界面黏滞-微滑移切向变形量能量耗散

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键合界面金属间化合物对可靠性影响的研究现状

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贵金属 2023年第1期44卷 92-101页

作者：杜文晶周文艳裴洪营阳岸恒吴永瑾孔建稳康菲菲昆明贵金属研究所昆明650106 贵研铂业股份有限公司稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室昆明650106

在微电子封装过程中,键合丝被广泛应用,而键合可靠性对于产品的应用性能有着极大的影响,受到人们的广泛关注。键合丝与常用的铝焊盘之间是异质材料,在应用和服役的过程中会在界面上产生金属间化合物(IMC),对器件可靠性产生影响,同时,键... 详细信息

在微电子封装过程中,键合丝被广泛应用,而键合可靠性对于产品的应用性能有着极大的影响,受到人们的广泛关注。键合丝与常用的铝焊盘之间是异质材料,在应用和服役的过程中会在界面上产生金属间化合物(IMC),对器件可靠性产生影响,同时,键合强度也与键合丝和焊盘之间的界面反应联系密切,因此了解键合丝与铝焊盘之间金属间化合物的形成与演变对键合可靠性的影响是有必要的。本文综述了Au/Al、Ag/Al和Cu/Al三种键合界面上金属间化合物的形成与演变的研究现状,并根据目前的应用状况,展望了未来的应用发展前景。

关键词：键合丝金属间化合物(IMC) 键合界面可靠性

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高温存储下键合界面演化行为及寿命研究

电子元件与材料 2023年第10期42卷 1268-1275页

作者：王潮洋林鹏荣戴晨毅唐睿李金月北京微电子技术研究所北京100076 北京大学集成电路学院北京100871

功率VDMOS已经广泛应用于航天领域,但其在空间长期高温环境下存在键合可靠性下降甚至脱键失效的问题。为评估功率VDMOS高温条件下长期服役能力,需要对相应温度条件下键合强度演化规律、失效机理、寿命评估等方面展开研究。设计150,300... 详细信息

功率VDMOS已经广泛应用于航天领域,但其在空间长期高温环境下存在键合可靠性下降甚至脱键失效的问题。为评估功率VDMOS高温条件下长期服役能力,需要对相应温度条件下键合强度演化规律、失效机理、寿命评估等方面展开研究。设计150,300℃两组高温存储试验,研究不同高温存储条件下键合强度演化规律及界面IMC演化行为,分析键合失效机理,对键合寿命进行预测。结果表明:键合强度随高温存储时间增加而下降,界面IMC由Au2 Al逐步转变为AuAl2;脱键断面裂纹源为键合点前部Al丝,裂纹沿相界面扩展;基于Arrhenius加速寿命模型得到键合点理论寿命计算公式,外推出常温(25℃)下键合点理论寿命约为3×10^(7)h。

关键词：键合强度 Au-Al 键合界面高温存储寿命

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低温硅片直接键合和界面行为

微纳电子技术 1997年第3期 47-49页

描述了低温硅片直接键合（ＬＴＳＤＢ）的实现和质量评价。通过高分辨率电子显微镜（ＨＲＥＭ）和表面电离质谱分析（ＳＩＭＳ）的方法对键合界面特性进行了研究。用ＨＲＥＭ图象观察了诸如位错和ＳｉＯ２的随机分布等界面结构，ＳＩＭ... 详细信息

描述了低温硅片直接键合（ＬＴＳＤＢ）的实现和质量评价。通过高分辨率电子显微镜（ＨＲＥＭ）和表面电离质谱分析（ＳＩＭＳ）的方法对键合界面特性进行了研究。用ＨＲＥＭ图象观察了诸如位错和ＳｉＯ２的随机分布等界面结构，ＳＩＭＳ结果表明了靠近键合界面的分布情况和Ｓｉ－Ｈ原子团的其他特性。提出了一种新的两步ＬＴＳＤＢ机理

关键词：键合界面原子团质谱分析有机分析硅片直接键合硅片键合界面行为低温

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紫外光活化低温键合研究进展

机械工程学报 2022年第2期58卷 122-135页

作者：王晨曦戚晓芸方慧康秋实周诗承许继开田艳红哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

随着电子及生物医疗元器件朝着微型化、便携式及多功能性的发展,连接(电子领域内常被称为“键合”)已成为材料或结构一体化集成不可或缺的关键环节。表面活化键合避免了传统焊接工艺中的高温,能够在较低温度条件下使热膨胀差异较大的材... 详细信息

随着电子及生物医疗元器件朝着微型化、便携式及多功能性的发展,连接(电子领域内常被称为“键合”)已成为材料或结构一体化集成不可或缺的关键环节。表面活化键合避免了传统焊接工艺中的高温,能够在较低温度条件下使热膨胀差异较大的材料或结构实现可靠连接,在微电子、微机电系统、光电子及微流控芯片等制造领域极具应用潜力,其中紫外光作为一种简易高效的表面活化手段近年来备受关注。本文对紫外光活化低温键合相关的研究进展进行综述,主要介绍了紫外光的基本性质,对有机及无机材料基板表面的作用效果,总结了面向微电子、微机电系统和光电子器件制造的紫外光表面活化晶圆键合成果,以及其在微流控器件封接、医用可植入器件制备中的应用实例,最后对该键合方法的未来发展和挑战进行了展望。

关键词：紫外光表面活化低温连接晶圆键合键合界面

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表面活化室温键合技术研究进展

机械工程学报 2022年第2期58卷 136-146页

作者：张洪泽田野孟莹母凤文王鑫华刘新宇中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成研发中心北京100029

随着半导体技术领域对低温晶圆键合技术的需求不断增长,表面活化键合(Surface activated bonding,SAB)技术开始被广泛研究。与其他键合方式相比,即使在室温下,表面活化键合也能完成牢固的键合,对于常规半导体、金属材料等非常有效。但对... 详细信息

随着半导体技术领域对低温晶圆键合技术的需求不断增长,表面活化键合(Surface activated bonding,SAB)技术开始被广泛研究。与其他键合方式相比,即使在室温下,表面活化键合也能完成牢固的键合,对于常规半导体、金属材料等非常有效。但对于SiO_(2)、有机物等材料,标准的表面活化键合并不十分适用,限制了其在特定领域的应用。近年来,研究者们提出两种改进型表面活化室温键合技术,通过在表面活化时或活化后向材料表面沉积一层纳米中间层,将晶圆的直接键合转化为纳米中间层间的键合。在键合机理方面,重点分析了材料的表面活化机制、界面原子成键机制以及环境因素对键合强度的影响等。通过对前期研究的分析总结进一步对比了三种表面活化键合技术的优缺点,期望可以推动表面活化键合技术在半导体技术领域的进一步广泛应用。

关键词：晶圆键合键合界面表面活化键合室温

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金刚石/GaN异质外延与键合技术研究进展

表面技术 2024年第22期53卷 50-61页

作者：吴海平安康许光宇张亚琛李利军张永康李鸿张旭芳刘峰斌李成明北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 北方工业大学信息学院北京100144 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

氮化镓(GaN)功率器件具有功率高、小型化的优势,但散热问题已经成为限制其高功率输出的新问题。金刚石具有块体材料最高的热导率,是GaN功率器件的理想散热材料,将金刚石与GaN功率器件集成,可以降低器件运行温度,提高功率密度,推进器件... 详细信息

氮化镓(GaN)功率器件具有功率高、小型化的优势,但散热问题已经成为限制其高功率输出的新问题。金刚石具有块体材料最高的热导率,是GaN功率器件的理想散热材料,将金刚石与GaN功率器件集成,可以降低器件运行温度,提高功率密度,推进器件小型化发展。但是由于金刚石与GaN存在大的热膨胀失配和晶格失配,以及金刚石的高硬度和稳定的化学性质,其与GaN集成存在很多问题,无法发挥金刚石的超高热导率优势。针对金刚石与GaN的集成已经进行了研究与探索,主要包括GaN功率器件的器件层散热和衬底层散热。器件层散热主要有金刚石钝化散热技术,其在GaN器件层中异质外延金刚石散热层;衬底层散热主要有键合技术、异质外延技术,其中键合技术通常需要在金刚石和GaN表面沉积键合层或形成封端,包括表面活化键合技术、亲水键合技术、原子扩散键合技术和水解辅助固化键合技术等;异质外延技术通常需要在外延表面沉积缓冲层,包括金刚石异质外延GaN技术和GaN底面异质外延金刚石技术。详细介绍了GaN材料的优势、应用领域及面临的挑战,对上述集成技术的研究现状和优缺点进行了归纳,展望了金刚石与GaN功率器件集成技术的未来发展方向。

关键词：金刚石氮化镓热管理钝化层键合界面异质外延

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热超声倒装键合振动传递与键合强度形成研究

中国机械工程 2006年第22期17卷 2350-2353页

作者：王福亮李军辉韩雷钟掘中南大学长沙410083

采用多普勒激光振动测量系统,获得了热超声倒装键合过程中工具末端及芯片的振动速度曲线。通过比较分析两条曲线,揭示了热超声倒装键合强度的生成过程:在键合初始阶段,键合界面的相对运动主要发生在芯片金凸点与基板焊盘表面之间,并使... 详细信息

采用多普勒激光振动测量系统,获得了热超声倒装键合过程中工具末端及芯片的振动速度曲线。通过比较分析两条曲线,揭示了热超声倒装键合强度的生成过程:在键合初始阶段,键合界面的相对运动主要发生在芯片金凸点与基板焊盘表面之间,并使其接触表面氧化层和污染层被破坏,裸露出新鲜原子,为金凸点与焊盘间的原子扩散并最终形成键合强度提供条件;随着键合的进行,芯片振动速度开始下降,而工具末端振动速度继续增大(即出现速度分离现象),工具末端和芯片间产生明显相对运动,表明键合强度已产生,芯片金凸点/基板焊盘间的结合力超过工具末端/芯片间的摩擦力;速度分离后芯片与工具末端的振动速度和位移曲线表明了超声振动能量部分耗散在芯片/工具的摩擦上。

关键词：热超声倒装键合界面相对运动多普勒激光振动测量

薄膜砷化镓太阳能电池晶圆片金-金键合热应力影响因素分析

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人工晶体学报 2016年第11期45卷 2608-2613页

作者：王典仇寻仇原鹰郭祥虎孙利杰西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室西安710071 上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室上海200245

针对砷化镓太阳能电池键合过程中键合界面位错密度过大、部分区域解键合等问题,通过金-金热压键合技术结合有限元方法,提出了一系列降低结构热应力的有效途径。以砷化镓薄膜电池Ga As/Au/PI晶圆片为研究对象,建立三维电池模型,观察和分... 详细信息

针对砷化镓太阳能电池键合过程中键合界面位错密度过大、部分区域解键合等问题,通过金-金热压键合技术结合有限元方法,提出了一系列降低结构热应力的有效途径。以砷化镓薄膜电池Ga As/Au/PI晶圆片为研究对象,建立三维电池模型,观察和分析了在热和压力同时作用下键合界面的热应力分布及结构变形情况,并探究了金层厚度与热压曲线对结构热应力的影响。分析结果表明,所提出的改进方法使结构热应力大大减少,提高了电池的键合率。

关键词：砷化镓电池金-金热压键合键合界面热应力