裂解型的瞬态硅衬底结构设计以及工艺研究

发布时间：2020-10-22 01:05

　　 随着半导体技术的发展,使得电子设备在各行各业中扮演着越来越重要的角色,与人们的生活密不可分。大量电子设备的使用,相应的也就带来诸多的问题,比如电子垃圾的增长,个人信息的泄漏等。而瞬态电子技术正是解决这些问题的关键和未来,瞬态电子是指具有某种功能的电路或者电子器件能够接收外来的特定刺激信号,并能够及时做出反应,如完成自我损坏,或破坏主要电路功能;另一方面,瞬态电子也指那些在特定环境中实现部分甚至完全降解的器件和电路。目前的瞬态电子技术一般基于新型可降解衬底材料和先进的工艺,且其一般结构简单、功能单一,无法实现硅衬底芯片的复杂功能。本文提出了一种硅衬底结构的裂解型器件,主要研究内容如下:在断裂理论的基础上,对硅片背部填充金属引入应力的方案进一步研究,发现其引入的应力不足以使得硅片断裂或实现多块碎裂。由此提出了引入膨胀性能更高的微球作为填充物,以增大应力实现器件的失效,并进行了实验验证。在温度达到微球的触发温度时,热微球膨胀所带来的应力能够使得刻有凹槽的300μm硅片断裂。并对不同种类的热微球的膨胀性能做了鉴定,并考察了其低温和温度循环处理下的可靠性。在可降解瞬态电子中,提出了将微球膨胀材料埋置于可水解的封装材料中的方案,并通过制作带有凹槽的模具进行实验模拟,对其工艺制作进行了可行性分析;并对热膨胀微球的热源进行分析讨论,通过实验验证了使用电热丝的方式,即将电能转化为热能,提供给热微球使其能吸收足够的热达到体积膨胀的目的,并实现了硅片失效的结果。使用ABAQUS软件对热微球在相同埋置体积,不同埋置形状下产生应力的模拟,并确定了使用方柱体的埋置方式。最后使用水溶性的封装材料,硅片和膨胀微球完成了可降解瞬态器件的失效过程模拟。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN304.12
【部分图文】：

基于吸水材料的瞬态电子[3]

硅基PIN二极管阵列在55℃的酸中分解[5]

可降解的瞬态射频系统工作指示和在去离子水中溶解图
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本文编号：2850864