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随着传统硅基CMOS电路技术的发展,器件的特征尺寸不断缩小,器件的工作速度、集成度以及成本都不断得到优化。然而,当集成电路技术发展到22纳米技术节点及以下时,硅基CMOS技术遇到了一系列的挑战和困难。由于InGaAs材料在许多方面具有非常好的性能,因此特别适合于在未来CMOS电路中替代硅材料,成为n-FETs的沟道材料。为了持续利用硅基CMOS的现有工艺技术,需要将InGaAs材料作为沟道材料异质集成到硅基衬底上。本论文主要基于晶圆键合的方式,针对硅基绝缘层上InGaAs材料的异质键合技术进行了研究。 本研究主要内容包括:⑴成功将基于BCB的粘合键合方法应用到硅基绝缘层上InGaAs薄层材料的制备过程中,成功制得了厚度为50 nm左右的硅基绝缘层上InGaAs材料。通过基于该粘合键合方法的InGaAs薄层材料的转移实验,为硅基InGaAs沟道材料的MOSFET器件的制作奠定了基础。⑵Ni-Si键合由于其优良的键合性能逐渐得到广泛应用,为了优化该键合工艺过程,并得到较好的键合效果,利用氮气和氩气等离子体对晶圆表面进行激活处理,并研究了等离子体表面激活过程中,气体流量和反应离子刻蚀功率对晶圆键合效果的影响,利用超声扫描显微镜图片来评估晶圆键合的质量。实验表明等离子体表面激活处理能够得到气泡和空洞数目较少的键合界面,从而有效提升晶圆键合的质量。⑶金金热压键合法由于其工艺操作步骤相对简单以及对键合表面粗糙度要求相对较低,在半导体制造领域得到了广泛的应用。为了在保持传统金金热压键合法优势的同时,进一步改进该键合方法,首次提出了一种基于点压技术的新型晶圆键合方法,并通过计算单点键合面积的大小,研究了工艺温度、压强以及时间对点压键合法单点键合面积的影响。为了研究点压键合方法在晶圆片上的键合效果,通过超声扫描显微镜图像,着重比较了传统金金热压键合法与点压键合法的键合面积比,并对点压键合法的可选择键合特性进行了讨论。点压键合法作为本文首次提出的晶圆键合方法,同样也被用来将InGaAs薄层材料转移到Si衬底的过程中,成功的得到了键合效果良好的硅基绝缘层上InGaAs薄层材料,由于点压键合法相比传统金金键合方法具有许多非常突出的优点,这势必会给硅基绝缘层上InGaAs材料的制作带来许多工艺过程上的便利以及材料性能上的提升。