- 學位論文
濺鍍氮化銦黏結層應用於同質與異質接面的晶圓接合
Sputtered Indium Nitride as an Adhesive Layer for Homojunction and Heterojunction Wafer Bonding
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摘要
半導體材料種類繁多，晶格常數與能隙寬度大小不一，妥善利用能隙工程可以開發更多創新高功能的光電元件。然而能隙工程往往牽涉到需要將不同特性的半導體材料整合在一起的問題，解決的方法不外乎磊晶與晶圓接合。但是磊晶生長時常因晶格常數不匹配的緣故，使得成長的膜產生缺陷甚至延伸至全膜，造成結晶品質不好，進而影響材料特性。至於晶圓接合則是將兩塊已經成長好的基板直接對黏或利用其他黏結層，這方法往往能有效保持對黏基板本身特性且大幅降低缺陷。本實驗選擇研發晶圓接合技術來整合不同的材料，並使用黏結層進行同質與異直接面的接合。我們利用直流濺鍍沉積氮化銦作為間接晶圓接合技術的黏結層。因為濺鍍機所能調配的參數眾多，為了能減少實驗次數且找出對黏結層各量測值特性(粗糙度、膜成分中的銦氮比)影響最深遠的因子。我們利用田口法，精簡地用濺鍍沉積出兩種不同特性的黏結層膜；黏結層一的粗糙度為6.30nm、而其成分銦氮比為1.87，接近純銦膜，而黏結層二的粗糙度為0.36 nm、其成分的銦氮比為0.62，氮比銦多的氮化銦膜。使用這兩種黏結層於同質接面(矽基板對矽基板)與異直接面(矽基板對砷化鎵基板)進行晶圓接合。我們發現在通氬氣的爐管中於溫度550oC，最低持溫時間兩小時的退火條件下可以成功地結合同質或異質接面。然而在同質接面(矽對矽)的I-V curve呈現電阻較大的類歐姆特性，用穿透式電子顯微鏡觀察其接合介面，發現到黏結層一與矽基板之間有一層大約3-4nm的非晶原生SiOx氧化層，我們將大電阻的I-V curve歸因於此不利導電的氧化層。相對地，異質結合接面的I-V curve呈現比較類似整流的特徵曲線。
參考文獻
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