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作者：马旭;穆文祥;侯童;董岳;余博文;李阳;贾志泰;
单位：山东大学新一代半导体材料研究院,晶体材料国家重点实验室;山东大学深圳研究院;山东省工业技术研究院;
摘要：采用O_2等离子体活化键合技术,实现了β-Ga_2O_3与SiO_2的低温直接键合。通过对O_2等离子体处理时间进行调控,系统研究了接触角、羟基密度随处理时间的变化。随着O_2等离子体活化时间的增加,SiO_2和β-Ga_2O_3晶片表面亲水性大幅度增强,晶片表面的羟基密度明显提升。同时探究了退火温度对衬底表面质量及键合强度的影响,发现键合强度随着退火温度的增加而提升,但较高退火温度容易导致β-Ga_2O_3衬底的开裂。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对键合界面进行分析,键合界面的O、Ga、Si元素在退火过程中发生充分扩散。测试说明,采用O_2等离子体活化方法成功地实现了β-Ga_2O_3/SiO_2晶片的异质集成。由于β-Ga_2O_3和SiO_2衬底可以在不需要真空处理的情况下实现原子级的结合,技术路线成本低,因此本工作提出的直接键合技术将有助于推动β-Ga_2O_3材料在器件方面的发展及应用。
关键词：β-氧化镓;;二氧化硅;;氧气等离子体活化;;低温直接键合;;异质集成
基金资助：国家自然科学基金(52002219,51932004);; 广东省重点研发计划(2020B010174002);; 深圳市基础研究计划(JCYJ20210324132014038)
