亲疏水处理后硅片表面的原子力显微镜表征

硅的表面性质是决定硅直接键合技术在半导体工业中成功与否的关键参数。采用原子力显微镜(AFM)系统地评价了三种典型的直接键合方法处理的硅表面的亲水性和粗糙度。用于疏水结合的氢氟酸(HF)处理的硅表面随湿度的粘附力变化可以忽略不计。但HF处理会导致粗糙度的大幅增加，这表明需要额外的工艺。当环境湿度从10%增加到60%左右时，经过RCA 1处理和热氧化的硅表面的附着力显著增加。湿度进一步上升，附着力下降。这被认为是由于表面被吸收的水层的结构发生了变化。由于亲水性处理的表面在广泛的湿度范围内表现出强大的附着力，直接粘接应在低湿度下进行，以减少粘接界面上形成的水泡。亲水性处理可显著降低表面粗糙度，有利于直接成键。