空孔與顆粒缺陷在矽晶圓對界面中行為之研究

蔡馥亦(Fu-Yi Tsai)

指導教授 ： 胡塵滌

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2011.00305

摘要

本研究藉由動態刀刃法觀察矽晶圓對中不同種類缺陷於界面之行為特性，探討晶圓對界面上之空孔缺陷及人工製作的顆粒缺陷與刀刃受力關係及差異，建立界面缺陷行為的可能機制，以及討論不同熱處理溫度與矽晶圓對上不同位置對晶圓對界面強度與局部接合強度之影響與關係。
根據矽晶圓對之動態刀刃法分析結果，刀刃所承受之推壓力隨熱處理溫度與插刀時間增加而增加。當刀刃裂口接近未經熱處理晶圓對的空孔缺陷時，缺陷發生前進移動而非預期的與裂口快速連結，且空孔缺陷移動距離會受刀刃已運動距離長短影響，刀刃所承受之推壓力隨插刀的時間而增加，推測與氫鍵密度增加有關，而當空孔缺陷與裂口連結瞬間刀刃所承受之推壓力無明顯變化。至於熱處理後晶圓對的空孔缺陷及顆粒缺陷行為，乃如預期的與刀刃裂口快速連結，連結瞬間，因釋放晶圓之彎曲彈性能可觀察到刀刃承受之推壓力值明顯減少。

關鍵字

界面缺陷 ； 空孔缺陷 ； 顆粒缺陷 ； 矽晶圓對 ； 推壓力 ； 界面能

參考文獻

1. C.-Y. Su, S. Tsao, L.-Y. Huang and C.-T. Hu, "Distinguish Various Types of Defects in Bonded Wafer Pairs with the Dynamic Blade Insertion Method", Journal of The Electrochemical Society 157 (8), H792-H795 (2010).

2. J. Haisma and G. A. C. M. Spierings, "Contact Bonding, Including Direct-Bonding in a Historical and Recent Context of Materials Science and Technology, Physics and Chemistry: Historical Review in a Broader Scope and Comparative Outlook", Materials Science and Engineering: R: Reports 37 (1-2), 1-60 (2002).

3. Q.-Y. Tong and U. Gosele, Semiconductor Wafer Bonding: Science and Technology. (JOHN WILEY & SONS, INC., USA, 1999).

4. R. G. Horn, "Surface Forces and Their Action in Ceramic Materials", Journal of the American Ceramic Society 73 (5), 1117-1135 (1990).

5. K.-T. Wan, D. T. Smith and B. R. Lawn, "Fracture and Contact Adhesion Energies of Mica-Mica, Silica-Silica, and Mica-Silica Interfaces in Dry and Moist Atmospheres", Journal of the American Ceramic Society 75 (3), 667-676 (1992).