利用Ti/Ag中间层实现金刚石与GaN的室温键合

目的为了实现金刚石与GaN的良好键合,利用Ti/Ag中间层,在室温下开展了多晶金刚石与GaN的键合技术研究。方法首先,分别在抛光自支撑多晶金刚石晶圆以及GaN晶圆表面,通过磁控溅射依次沉积Ti黏附层、Ti/Ag梯度层以及纳米Ag层,形成Ti/Ag过渡层复合结构。然后通过真空键合系统成功实现了金刚石与Ga N键合。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,对键合前后样品表面进行形貌及结构分析;通过超声扫描显微镜(SAM),以及拉伸力学测试系统,对键合后的键合率以及键合强度进行评价。结果借助Ti/Ag中间层进行键合,对晶圆表面的粗糙度具有较高容忍度,且在常温下即能实现良好键合,室温键合率达到95.5%。通过拉伸强度测试可知,键合强度达到13.7MPa。结论Ag纳米颗粒高的表面活性是实现键合界面常温融合的关键,而Ti底层良好的附着特性,Ti/Ag梯度层的引入以及Ti与Ag之间通过扩散反应形成的金属间化合物,则是提高金刚石与GaN键合强度的关键因素。