الترابط المنشط سطحيًا

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تقنية الربط المُنشَّط سطحيًا ( SAB ) هي تقنية ربط رقائق إلكترونية لا تتطلب درجات حرارة عالية، وتتميز بأسطح نظيفة ومنشطة على المستوى الذري. ويُستخدم عادةً تنشيط السطح قبل الربط باستخدام قصف الذرات السريع لتنظيفه. ويمكن الحصول على روابط قوية بين أشباه الموصلات والمعادن والعوازل حتى في درجة حرارة الغرفة. [ 1 ] [ 2 ]

ملخص

في طريقة SAB القياسية، تُفعَّل أسطح الرقاقات بقصفها بذرات الأرجون السريعة في فراغ فائق العلو (UHV) يتراوح بين 10⁻⁴ و10⁻⁷ باسكال . يزيل هذا القصف الملوثات الممتصة والأكاسيد الأصلية على الأسطح. تصبح الأسطح المُفعَّلة نظيفة على المستوى الذري وجاهزة للتفاعل لتكوين روابط مباشرة بين الرقاقات عند تلامسها حتى في درجة حرارة الغرفة. [ 3 ]

أبحاث حول SAB

تمت دراسة طريقة SAB لربط مواد مختلفة، كما هو موضح في الجدول الأول.

الجدول الأول: دراسات حول SAB القياسي لمواد مختلفة
نعمجيGaAsكربيد السيليكونالنحاسAl 2 O 3SiO 2
نعم[ 4 ] [ 5 ][ 6 ][ 7 ][ 8 ] [ 9 ]
جي[ 10 ]
GaAs[ 6 ][ 11 ]
كربيد السيليكون[ 7 ][ 11 ][ 12 ]
النحاس[ 13 ] [ 14 ]
Al 2 O 3[ 8 ] [ 9 ][ 8 ]
SiO 2الفشل [ 8 ]

إلا أن تقنية SAB القياسية فشلت في ربط بعض المواد مثل ثاني أكسيد السيليكون والأغشية البوليمرية. ولحل هذه المشكلة، طُوّرت تقنية SAB مُعدّلة باستخدام طبقة وسيطة من السيليكون مُرَسَّبة بالرش لتحسين قوة الربط.

الجدول الثاني. SAB المعدل بطبقة وسيطة من السيليكون
طبقة الربط الوسيطةمراجع
SiO 2 -SiO 2Fe-Si المرسب بالرش على SiO 2[ 15 ]
أغشية البوليمرتم رش الحديد والسيليكون على كلا الجانبين[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]
Si-SiCالسيليكون المرسب على كربيد السيليكون[ 19 ]
Si-SiO 2السيليكون المرشوش على ثاني أكسيد السيليكون[ 20 ]

تم تطوير SAB المدمج للربط الهجين SiO 2 -SiO 2 و Cu/SiO 2 ، دون استخدام أي طبقة وسيطة.

الجدول الثالث. عملية SAB المدمجة باستخدام شعاع الأرجون المحتوي على السيليكون
واجهة الربطمراجع
SiO 2 -SiO 2واجهة الربط المباشر[ 21 ]
النحاس والنحاس، SiO 2 -SiO 2 ، SiO 2 -SiN xواجهة الربط المباشر[ 22 ]

المواصفات الفنية

مواد
  • أشباه الموصلات: Si-Si، [ 4 ] [ 5 ] Ge-Ge، [ 10 ] GaAs-SiC، [ 11 ] SiC-SiC، [ 12 ] Si-SiC، [ 7 ] [ 19 ] إلخ.
  • المعادن: آل، النحاس والنحاس، [ 13 ] [ 14 ] الخ.
  • العازل: أغشية البوليمر، [ 17 ] [ 18 ] SiO2 ، [ 21 ] [ 23 ] إلخ .
  • هجين النحاس/العازل الكهربائي: Cu/SiO 2 وCu/SiO 2 /SiN x [ 22 ]
المزايا
  • درجة حرارة المعالجة المنخفضة: درجة حرارة الغرفة - 200  درجة مئوية
  • لا توجد مخاوف من الإجهاد الحراري والأضرار
  • جودة ربط عالية
  • واجهات ربط أشباه الموصلات والمعادن بدون أكاسيد
  • عملية جافة تمامًا بدون تنظيف كيميائي رطب
  • توافق العملية مع تكنولوجيا أشباه الموصلات
العيوب
  • مستوى فراغ عالٍ (10 −4 –10 −7 باسكال)

مراجع

  1. ↑ " آلة ربط الرقائق في درجة حرارة الغرفة BOND MEISTER | شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة لأدوات الآلات المحدودة" . www.mhi-machinetool.com
  2. ↑ شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة المحدودة (16 يناير 2012). "شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة تطور أول آلة ربط رقائق السيليكون بحجم 12 بوصة في العالم | الموقع الإلكتروني العالمي لشركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة المحدودة" . شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة المحدودة .
  3. ↑ تو، يوان (2026). رؤى في تقنيات أشباه الموصلات: الترانزستور، والوصلات البينية، والتغليف، والطباعة الحجرية، والذاكرة . محاضرات توليفية في الهندسة والعلوم والتكنولوجيا (الطبعة الأولى، 2026 ). تشام: سبرينغر نيتشر سويسرا. ص 109. ISBN   978-3-032-03999-6.
  4. 1 2 تاكاجي، هـ.؛ كيكوتشي، ك.؛ مايدا، ر.؛ تشونغ، ت. ر.؛ سوغا، ت. (15 أبريل 1996). "الربط السطحي المنشط لرقائق السيليكون في درجة حرارة الغرفة". رسائل الفيزياء التطبيقية . 68 (16): 2222-2224 . Bibcode : 1996ApPhL..68.2222T . doi : 10.1063/1.115865 . ISSN 0003-6951 . 
  5. وانغ، تشينشي؛ سوغا، تاداتومو ( 1 مايو 2011). "الربط المباشر في درجة حرارة الغرفة باستخدام تنشيط البلازما المحتوية على الفلور" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 158 (5): H525– H529. doi : 10.1149/1.3560510 . ISSN 0013-4651 . S2CID 97977240 .  
  6. 1 2 J. Liang, T. Miyazaki, M. Morimoto, S. Nishida, N. Watanabe, and N. Shigekawa, "الخصائص الكهربائية للوصلات المتغايرة p-Si/n-GaAs عن طريق استخدام الترابط السطحي المنشط"، Appl. فيز. اكسبريس ، المجلد. 6، لا. 2، ص. 021801، فبراير 2013. معرف مرجعي متاح : 10.7567/APEX.6.021801
  7. 1 2 3 ليانغ، ج.؛ نيشيدا، س.؛ أراي، م.؛ شيغيكاوا، ن. (21-04-2014). "تأثيرات عملية التلدين الحراري على الخصائص الكهربائية للوصلات غير المتجانسة من نوع p+-Si/n-SiC" (ملف PDF) . رسائل الفيزياء التطبيقية . 104 (16): 161604. Bibcode : 2014ApPhL.104p1604L . doi : 10.1063/1.4873113 . ISSN 0003-6951 . S2CID 56359750 .  
  8. ١ ٢ ٣ ٤ هـ. تاكاجي، ج. أوتسومي، م. تاكاهاشي، و ر. مايدا، "ربط رقائق الأكسيد في درجة حرارة الغرفة عن طريق تنشيط السطح بشعاع الأرجون"، مجلة الجمعية الكهروكيميائية ، المجلد ١٦، العدد ٨، الصفحات ٥٣١-٥٣٧، أكتوبر ٢٠٠٨. متاح على الرابط : 10.1149/1.2982908
  9. 1 2 إيشيكاوا، ماساتسوجو؛ فوجيوكا، أكيرا؛ كوسوجي، تاكاو؛ إندو، شينيا؛ ساغاوا، هارونوبو؛ تاماكي، هيروتو؛ موكاي، تاكاشي؛ أوموتو، ميوكي؛ شيماتسو، تاكيهيتو (2016). “مجموعة الصمام الثنائي الباعث للضوء بالأشعة فوق البنفسجية العميقة ذات الطاقة العالية باستخدام الترابط المباشر”. الفيزياء التطبيقية السريعة . 9 (7) 072101. بيب كود : 2016APExp...9g2101I . دوى : 10.7567/apex.9.072101 . S2CID 100054996 . 
  10. 1 2 هيجوراشي، إيجي؛ ساساكي، يوتا؛ كوراياما، ريوجي؛ شوقا، تاداتومو؛ دوي، ياسو؛ ساواياما، يوشيهيرو؛ هوساكو ، ايواو (2015/03/01). "الربط المباشر لرقائق الجرمانيوم عند درجة حرارة الغرفة بطريقة الترابط المنشط بالسطح" . المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 54 (3) 030213. بيب كود : 2015JaJAP..54c0213H . دوى : 10.7567/jjap.54.030213 .
  11. 1 2 3 هيجوراشي، إيجي؛ أوكومورا، كين؛ ناكاسوجي، كاوري؛ شوقا ، تاداتومو (2015/03/01). "الترابط المنشط السطحي لرقائق GaAs وSiC في درجة حرارة الغرفة لتحسين تبديد الحرارة في ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة" . المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 54 (3) 030207. بيب كود : 2015JaJAP..54c0207H . دوى : 10.7567/jjap.54.030207 .
  12. 1 2 مو، ف.؛ إيغوتشي، ك.؛ ناكازاوا، هـ.؛ تاكاهاشي، ي.؛ فوجينو، م.؛ سوغا، ت. (30 يونيو 2016). "الربط المباشر لرقائق السيليكون كاربيد (SiC) بتقنية SAB للتكامل المتجانس لأنظمة MEMS الإلكترونية المصنوعة من السيليكون كاربيد". مجلة ECS لعلوم وتكنولوجيا الحالة الصلبة . 5 (9): ص 451-456. doi : 10.1149/2.0011609jss .
  13. 1 2 كيم، تي إتش؛ هاولادر، إم إم آر؛ إيتوه، تي؛ سوغا، تي. (2003-03-01). "الربط المباشر بين ذرات النحاس في درجة حرارة الغرفة باستخدام طريقة الربط المُنشَّط سطحيًا". مجلة علوم وتكنولوجيا الفراغ أ . 21 (2): 449-453 . رمز Bibcode : 2003JVST...21..449K . doi : 10.1116/1.1537716 . ISSN 0734-2101 . S2CID 98719282 .  
  14. 1 2 شيغيتو، أ.؛ إيتو، ت.؛ ماتسو، م.؛ هاياساكا، ن.؛ أوكومورا، ك.؛ سوغا، ت. (2006-05-01). "وصلات سلسة عبر أقطاب نحاسية فائقة الدقة باستخدام طريقة الربط المُنشَّط سطحيًا (SAB)". معاملات IEEE في التغليف المتقدم . 29 (2): 218-226 . doi : 10.1109/TADVP.2006.873138 . ISSN 1521-3323 . S2CID 27663896 .  
  15. ↑ ر. كوندو وت. سوغا، "ربط رقائق ثاني أكسيد السيليكون في درجة حرارة الغرفة باستخدام طريقة طبقة الالتصاق"، عُرض في مؤتمر المكونات الإلكترونية والتكنولوجيا (ECTC)، IEEE 61، 2011، الصفحات 2165-2170. متاح على الرابط : 10.1109/ECTC.2011.5898819
  16. ↑ ت. ماتسوماي، م. فوجينو، وت. سوغا، "طريقة ربط في درجة حرارة الغرفة لركيزة بوليمرية للإلكترونيات المرنة عن طريق تنشيط السطح باستخدام طبقات الالتصاق النانوية"، المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية ، المجلد 54، العدد 10، ص 101602، أكتوبر 2015. متاح على الرابط : 10.7567/JJAP.54.101602
  17. 1 2 ماتسوماي، تاكاشي؛ ناكانو، ماساشي؛ ماتسوموتو، يوشيي؛ سوغا، تاداتومو (15 مارس 2013). "ربط البوليمر برقائق الزجاج في درجة حرارة الغرفة باستخدام طريقة الربط المُنشَّط سطحيًا (SAB)". معاملات ECS . 50 (7): 297-302 . Bibcode : 2013ECSTr..50g.297M . doi : 10.1149/05007.0297ecst . ISSN 1938-6737 . 
  18. 1 2 تاكيوتشي، ك.؛ فوجينو، م.؛ سوغا، ت.؛ كويزومي، م.؛ سوميا، ت. (2015-05-01). "الربط المباشر وفصل طبقة البوليمر على رقاقة زجاجية في درجة حرارة الغرفة لتصنيع الأجهزة الإلكترونية المرنة". المؤتمر الخامس والستون لمكونات وتقنيات الإلكترونيات (ECTC) لعام 2015، معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) . الصفحات 700-704 . doi : 10.1109/ECTC.2015.7159668 . ISBN  978-1-4799-8609-5. S2CID 11395361 . 
  19. 1 2 مو، فينغوين؛ إيغوتشي، كينيتشي؛ ناكازاوا، هارو؛ تاكاهاشي، يوشيكازو؛ فوجينو، ماساهيسا؛ سوغا، تاداتومو (2016-04-01). "ربط رقائق السيليكون كاربيد-سيليكون في درجة حرارة الغرفة باستخدام تقنية الربط السطحي المُعدَّلة مع طبقة نانوية من السيليكون المُرَسَّبة بالرش". المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 55 (4S) 04EC09. Bibcode : 2016JaJAP..55dEC09M . doi : 10.7567/jjap.55.04ec09 . S2CID 124719605 . 
  20. ↑ ك. تسوتشياما، ك. ياماني، هـ. سيكيجوتشي، هـ. أوكادا، و أ. واكاهارا، "تصنيع بنية Si/SiO2/GaN عن طريق الربط المُنشَّط سطحيًا للتكامل المتجانس للأجهزة الكهروضوئية"، المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية ، المجلد 55، العدد 5S، ص. 05FL01، مايو 2016. متاح على الرابط : 10.7567/JJAP.55.05FL01
  21. 1 2 هي، ران؛ فوجينو، ماساهيسا؛ ياماوتشي، أكيرا؛ سوغا، تاداتومو (2016-04-01). "تقنية ربط مُنشَّطة سطحيًا مُدمجة لربط الرقائق المُحِبَّة للماء مباشرةً في درجات حرارة منخفضة". المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 55 (4S) 04EC02. Bibcode : 2016JaJAP..55dEC02H . doi : 10.7567/jjap.55.04ec02 . S2CID 123656692 . 
  22. 1 2 هي، ران؛ فوجينو، ماساهيسا؛ ياماوتشي، أكيرا؛ وانغ، يينغهوي؛ سوغا، تاداتومو (2016-01-01). "تقنية الربط السطحي المُنشَّط المُدمجة للربط الهجين بين النحاس والعازل عند درجات حرارة منخفضة". مجلة ECS لعلوم وتكنولوجيا الحالة الصلبة . 5 (7): ص 419-424. doi : 10.1149/2.0201607jss . ISSN 2162-8769 . S2CID 101149612 .  
  23. ↑ هي، ران؛ فوجينو، ماساهيسا؛ ياماوتشي، أكيرا؛ سوغا، تاداتومو (2015-03-01). "تقنية ربط رقائق SiO2 المحبة للماء باستخدام تقنية الربط السطحي المنشطة المدمجة" . المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 54 (3) 030218. Bibcode : 2015JaJAP..54c0218H . doi : 10.7567/jjap.54.030218 . S2CID 119520218 .