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半导体键合技术可以将晶格失配的不同特性材料通过接触面间的分子力或键合化学力键合在一起,构成具有特殊功能结构。该技术涉及力学、电学、化学、光学的理论与实践,是制备光电器件和MEMS器件的基础与核心技术之一。将宽禁带n-ZnO与宽禁带p-GaN相键合,可以形成非常适合LED光提取窗口的键合结构。本课题以此为目标,将重点研究n-ZnO/p-GaN直接键合技术和欧姆接触制备中所涉及到的物理问题与工艺方法。其成果可以推广到其它GaN基和ZnO基的宽禁带硬材料的器件制备中去,这是宽禁带材料光电器件及MEMS制作的基础性工作,对其它硬材料键合有重要借鉴意义。本研究课题以能够应用于LED光提取窗口层中的ZnO/GaN键合结构为目标,围绕Zn O/GaN直接键合技术和n-ZnO欧姆接触电极的制备分别进行了研究,获得了ZnO/GaN直接键合成功的样品和低电阻率的n-ZnO欧姆接触电极,为实现用ZnO作为GaN基LED的光提取窗口打下良好的基础。本论文的主要内容包括如下:首先,进行了理论分析与数值模拟。从理论上对影响晶片直接键合的主要因素进行了研究,包括晶片微观尺度的起伏,晶片表面的亲水状态或疏水状态,晶片间引进的颗粒和高温退火处理,确定了ZnO/GaN晶片的直接键合实验的工艺参数要求,为优化ZnO/GaN的晶片直接键合工艺提供了参考。其次,进行了直接键合工艺的研究。根据Zn O/GaN晶片直接键合的特点和工艺条件需要,自行研制和设计了两套夹具;通过光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察ZnO和GaN晶片表面形貌;用Ansys简单模拟进行热应力分析;通过多次实验研究出ZnO/GaN晶片直接键合的工艺流程,为实现用ZnO作为GaN基LED窗口层奠定了关键工艺基础。对多次实验结果,采用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)从微结构、化学和光学等方面对ZnO/GaN晶片键合界面进行了测试分析。研究了ZnO/GaN晶片直接键合实验结果,推测其实验过程出现的问题,并且对实验结果做了SEM分析,对ZnO和GaN键合出现的问题做了详细的分析。最后进行了n-ZnO的欧姆接触电极的工艺研究。在不同的温度等条件下,制备了传统欧姆接触电极与Ag/Au欧姆接触电极,并研究了不同温度等条件下的I-V特性与欧姆接触电阻率,采用俄歇电子能谱(AES)等表征方法分析了Ag/Au和n-ZnO薄膜所形成的欧姆接触的结构;比较和分析了传统欧姆接触电极和Ag/Au和n-ZnO薄膜所形成的欧姆接触的光学反射特性。