低温结合用于芯片与纳米晶体钻石膜的异质集成
Jicun Lu1, Xiaochun Lv2, Chenghao Zhang2
1Guanghua Lingang Engineering Application Technology Research and Development (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 201306, China.
Micromachines
|January 8, 2025
概括
本研究介绍了一种低温粘合方法,用于将纳米晶体钻石 (NCD) 薄膜集成到 (Si) 芯片上. 这种新的方法通过创建一个强大的NCD/Ti/Cu复合体接口,使电子和传感器的先进应用成为可能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
背景情况:
- 纳米晶体钻石 (NCD) 薄膜为先进的应用提供了独特的特性.
- 在 (Si) 芯片上的NCD膜的异质集成对于诸如高功率电子,MEMS,光电子和生物传感器等设备至关重要.
- 现有的集成方法通常需要高温,这限制了与基于Si的技术的兼容性.
研究的目的:
- 开发一种低温粘合技术,用于在Si芯片上无异质整合NCD膜.
- 设计和实施磁铁子喷射工艺,以创建合适的接口层.
- 描述接口结构和粘合机制,以实现可靠的NCD/Si集成.
主要方法:
- 利用磁铁子喷射在NCD表面上沉积一个Ti/Cu复合层.
- 采用低温粘合技术,不超过250°C,用于Si/Ag/Cu/Ti/NCD异质接口制备.
- 进行传输电子显微镜 (TEM) 分析以检查接口的原子结构.
主要成果:
- 实现了一种统一的NCD/Ti/Cu复合层,具有类似岛屿的Cu纳米结构 (100-200nm直径).
- 在低整合温度 (<250°C) 上成功制备了异质Si/Ag/Cu/Ti/NCD接口.
- TEM分析证实了密集的原子接口,阐明了结合机制.
结论:
- 开发的低温粘合技术使NCD膜在Si芯片上的有效异质集成成为可能.
- NCD/Ti/Cu复合层促进了强大的粘合,为基于NCD的先进Si设备铺平了道路.
- 这种方法克服了温度限制,扩大了NCD膜在微电子中的应用范围.
