1、半導(dǎo)體晶片鍵合技術(shù)是將不同材料的晶片通過(guò)固體接觸界面之間的范德瓦爾斯力或是界面高極性分子層的運(yùn)動(dòng)形成具有一定電學(xué)性能和一定黏附強(qiáng)度的晶片對(duì)的技術(shù)。鍵合技術(shù)可以將晶格失配的不同材料鍵合在一起，這是半導(dǎo)體外延工藝所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。鍵合后的晶片具有一定的電學(xué)性能，結(jié)合減薄，化學(xué)腐蝕等其它工藝還可以實(shí)現(xiàn)薄膜的層轉(zhuǎn)移，這給器件設(shè)計(jì)和材料的應(yīng)用提供了極大的自由度，使得不同材料和器件之間的集成成為可能。由于晶片鍵合及相關(guān)薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)可以提高光電子器件性能

2、，我們將之引入到倒裝紅光發(fā)光二極管(LightEmitting Diodes)的制備中以獲得更高性能的發(fā)光二極管。 發(fā)光二極管因其體積小，壽命長(zhǎng)，可靠性高，高亮度，無(wú)污染綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，有望在21世紀(jì)完全取代傳統(tǒng)光源，成為主要的照明光源。然而相比傳統(tǒng)光源，普通正裝紅光發(fā)光二極管的亮度不具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為進(jìn)一步提高發(fā)光二極管的亮度，我們可以采用倒裝鍵合的方法。 本文圍繞鍵合技術(shù)及紅光發(fā)光二極管開展研究，獲得了平整的鍵合界面，

3、并在紅光發(fā)光二極管表面生長(zhǎng)復(fù)合增透膜使其亮度進(jìn)一步提高，為實(shí)現(xiàn)高性能倒裝紅光發(fā)光二極管打下了良好的基礎(chǔ)，論文的主要工作如下： 1)對(duì)用于LED的增透膜進(jìn)行了理論分析及模擬，進(jìn)而用PECVD和磁控濺射ITO制備了高亮度AlGaInP紅光LED的λ/4nSiON和λ/2nITO復(fù)合出光面層。在復(fù)合DBR襯底上生長(zhǎng)帶有復(fù)合增透膜的LED，器件光學(xué)性能提高最佳，在20mA注入電流下，軸向光強(qiáng)和光通量分別達(dá)到141.7mcd和0.4733

4、lm，比同樣結(jié)構(gòu)的無(wú)增透膜LED分別提高了138％和91％，這樣的膜層及外延結(jié)構(gòu)組合可以降低制備高亮度LED所需厚GaP的成本和MOCVD外延時(shí)間，并且很好地提高了光學(xué)性能。 2)采用光傳輸矩陣法對(duì)不同材料組成ODR結(jié)構(gòu)的反射率進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)ITO作為中介層的ODR結(jié)構(gòu)具有明顯優(yōu)越性，能極大提高光提取效率，并且工藝簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)。對(duì)鍵合工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，采用導(dǎo)電膠法、鍍銦法、鈦金法等作為鍵合金屬層的鍵合方法，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)

5、的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)鍵合方法和工藝進(jìn)行優(yōu)化。得出鈦金法的優(yōu)化工藝條件。 3)采用Ansys有限元法對(duì)鍵合界面應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明應(yīng)力對(duì)鍵合的影響主要存在于邊緣地區(qū)，可以通過(guò)降低鍵合溫度、改變鍵合結(jié)構(gòu)的方法降低界面應(yīng)力。 4)通過(guò)對(duì)表面清洗、預(yù)鍵合、熱退火三個(gè)工藝具體分析實(shí)現(xiàn)了鍵合條件的優(yōu)化。理論分析了金屬等溫凝固、金屬共晶、金屬熱壓，中介層粘接、等離子體處理表面以及表面溝道腐蝕等鍵合方法，并在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了各種鍵合方法，對(duì)不