表面氫鍵晶圓接合技術研究

隨著自駕電動車結合AI人工智慧及物聯網技術的發展，且由於美國國會2021年通過挹注電動車基礎建設達十二兆美金預算，使相關器件生產成為高科技產業發展核心。這投資項目強力驅動電能能源管理晶片、5G通訊頻率及頻寬提升，人工智慧核心晶片、物聯網傳感器、電動車駕駛聯網傳感器、無人操作智慧器械等產品研究發展。由於這些高頻、高功率、高電訊傳輸率元件所消耗能量遠超過以往產品，且各種能源均需轉為電能方能使用，因此電能管理晶片益形重要。碳化矽由於其寬能隙材料性質，又有與現有矽晶材料加工製造之技術、製程有極高的相容性特性，遂成為電能管理晶片製造首選材料。另一方面，由於氮化鋁材料有高抗應變機械性質、強介電係數、優異導熱性，以及高抗蝕刻性等材料性質，成為承載晶圓片首選。本研究於半導體晶圓鍵合技術領域，將擬鍵合之碳化矽與氮化鋁表面改質為能產生高氫鍵密度能力，以開發碳化矽/氮化鋁材料鍵合低溫技術，因應例如再生轉換氮化物晶片材料開發研究之需求。 本研究將經過設計之電漿實施碳化矽與氮化鋁表面處理，期待表面接觸後即能產生氫鍵，產生進行強力吸引力以發生鍵合程序，然後以低溫熱處理方式進一步形成化學鍵結，增強鍵合強度，使兩表面互相緊密接合。實驗過程亦包括製備試樣，透過高解析度電子顯微鏡、XPS、FTIR紅外光譜儀等分析，探討材料的鍵合機制，期能對碳化矽/氮化鋁結合晶圓材料的相關元件設計建立基礎。