氧等離子體活化β-Ga2O3/SiO2低溫鍵合工藝

編號(hào)：FTJS106904

篇名：氧等離子體活化β-Ga2O3/SiO2低溫鍵合工藝

作者：馬旭 穆文祥 侯童 董岳 余博文 李陽 賈志泰

關(guān)鍵詞： β-氧化鎵 二氧化硅 氧氣等離子體活化 低溫直接鍵合 異質(zhì)集成

機(jī)構(gòu)： 山東大學(xué)新一代半導(dǎo)體材料研究院 山東大學(xué)深圳研究院 山東省工業(yè)技術(shù)研究院

摘要： 采用O2等離子體活化鍵合技術(shù),實(shí)現(xiàn)了β-Ga2O3與SiO2的低溫直接鍵合。通過對(duì)O2等離子體處理時(shí)間進(jìn)行調(diào)控,系統(tǒng)研究了接觸角、羥基密度隨處理時(shí)間的變化。隨著O2等離子體活化時(shí)間的增加,SiO2和β-Ga2O3晶片表面親水性大幅度增強(qiáng),晶片表面的羥基密度明顯提升。同時(shí)探究了退火溫度對(duì)襯底表面質(zhì)量及鍵合強(qiáng)度的影響,發(fā)現(xiàn)鍵合強(qiáng)度隨著退火溫度的增加而提升,但較高退火溫度容易導(dǎo)致β-Ga2O3襯底的開裂。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)鍵合界面進(jìn)行分析,鍵合界面的O、Ga、Si元素在退火過程中發(fā)生充分?jǐn)U散。測(cè)試說明,采用O2等離子體活化方法成功地實(shí)現(xiàn)了β-Ga2O3/SiO2晶片的異質(zhì)集成。由于β-Ga2O3和SiO2襯底可以在不需要真空處理的情況下實(shí)現(xiàn)原子級(jí)的結(jié)合,技術(shù)路線成本低,因此本工作提出的直接鍵合技術(shù)將有助于推動(dòng)β-Ga2O3材料在器件方面的發(fā)展及應(yīng)用。