应变加速降解的硅基瞬态器件结构设计及工艺研究
发布时间：2021-04-09 19:54
瞬态电子器件,是指所制备的电子器件的物理形态可以在接收外界命令信号后短时间内按一定速率部分或全部降解的新型电子器件,作为一种新兴的电子技术,近年来在信息安全、生物医学等领域发展迅速。基于环境保护方面的考虑,目前,瞬态电子器件大部分是采用水解的方式使器件降解。由于传统的电子材料并不完全适用,瞬态电子器件方面的研究主要是采用一些可降解的新型衬底材料和可降解的金属电极。因为硅、锗、氮化镓、碳化硅等半导体材料的晶体结构是共价键结合而成的,因此化学性质比较稳定,需要几天甚至一个多月的时间器件才能全部降解完。针对瞬态器件中半导体材料降解时间过长的问题,本文提出增大芯片与溶液的接触面积来加快器件的降解速率。根据单晶硅是脆性材料且易断裂的性质,实施措施是在器件中引入应力使芯片发生应变甚至断裂,从而加速硅基瞬态器件的降解速率。传统器件引入应力的方式是通过工艺外延生长不同的材料从而使晶格不匹配引起应变,但这种方式产生的应力不足以达到芯片的断裂强度,必须采用其他的方式引入大应力,具体方法是填充可膨胀的材料。由于吸水树脂充分吸水后形成的水凝胶可以膨胀为自身体积的几百甚至上千倍,本文将吸水树脂引入到器件中。基于...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热触发瞬态电子器件自毁过程和原理
NiladriBanerjee 等人采用 BHF 溶液腐蚀二氧化硅钝化层和 Ti 电阻实现芯片自[3]。2014 年，Chi Hwan Lee 等[4]人用 KOH 溶液腐蚀 Si，KHF 溶液腐蚀 SiO2，OH 溶液腐蚀铝金属实现芯片自毁。2015 年，Chan Woo Park 等[5]人提出以甲磺腐蚀衬底材料和金属电极，如图 1-1 所示，以对酸敏感的 CPPA 作为衬底材料，镁金属作为电极，用熔点比较低的树脂蜡包裹甲磺酸微滴，热触发后树脂蜡融化放酸滴腐蚀衬底材料和镁电极。图 1-1 热触发瞬态电子器件自毁过程和原理[5]
他们是将铝和氧化铋纳米颗粒沉积在硅衬底表面，通过控制铝和氧化铋粒的混合成分比例，达到控制硅衬底自毁效果的目的。引入应力的方法主要是在器件中填充可膨胀的材料，触发后材料膨胀使芯。2014 年，美国犹他大学的 N Banerjee, Y Xie 等人提出在芯片背面刻蚀凹充热膨胀微球实现芯片自毁[7]。如图 1-3 所示，他们在 500μm 厚的硅片背面00μm 深的正交深槽阵列，然后将阿克苏热膨胀微球填充到深槽中，当加热的触发温度时，微球内的烃类液体汽化使微球体积迅速膨胀几十倍，从而使碎。2017 年，Abdurrahman Gumus, Arsalan Alam 等人也提出引入热膨胀微触发剂实现芯片自毁的方法[8]。该方法是在柔性聚酰亚胺衬底上溅射一层有金电阻作为热电极，将热膨胀微球与道康宁 AB 胶混合固化制成薄膜，然后胶将含有热膨胀微球的薄膜粘在热电极上面，最后用双面胶将硅片粘在薄。在给定触发信号后，热电极上加载电流产生焦耳热，在几十秒内使热电极部区域达到热膨胀微球的临界触发温度，热膨胀微球迅速膨胀几十倍产生应力使芯片局部区域破碎。
【参考文献】：
期刊论文
[1]红外探测器封装陶瓷衬底材料特性及其应用研究[J]. 王玉龙,张磊,赵秀峰,张懿,范博文. 激光与红外. 2018(05)
[2]温度试验对电子元器件的性能影响分析[J]. 周雄兵. 信息通信. 2016(11)
[3]美研发“自动销毁芯片”保护涉密信息[J]. 柳琰,杨碧瑶. 保密科学技术. 2015(09)
本文编号：3128219
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热触发瞬态电子器件自毁过程和原理
NiladriBanerjee 等人采用 BHF 溶液腐蚀二氧化硅钝化层和 Ti 电阻实现芯片自[3]。2014 年，Chi Hwan Lee 等[4]人用 KOH 溶液腐蚀 Si，KHF 溶液腐蚀 SiO2，OH 溶液腐蚀铝金属实现芯片自毁。2015 年，Chan Woo Park 等[5]人提出以甲磺腐蚀衬底材料和金属电极，如图 1-1 所示，以对酸敏感的 CPPA 作为衬底材料，镁金属作为电极，用熔点比较低的树脂蜡包裹甲磺酸微滴，热触发后树脂蜡融化放酸滴腐蚀衬底材料和镁电极。图 1-1 热触发瞬态电子器件自毁过程和原理[5]
他们是将铝和氧化铋纳米颗粒沉积在硅衬底表面，通过控制铝和氧化铋粒的混合成分比例，达到控制硅衬底自毁效果的目的。引入应力的方法主要是在器件中填充可膨胀的材料，触发后材料膨胀使芯。2014 年，美国犹他大学的 N Banerjee, Y Xie 等人提出在芯片背面刻蚀凹充热膨胀微球实现芯片自毁[7]。如图 1-3 所示，他们在 500μm 厚的硅片背面00μm 深的正交深槽阵列，然后将阿克苏热膨胀微球填充到深槽中，当加热的触发温度时，微球内的烃类液体汽化使微球体积迅速膨胀几十倍，从而使碎。2017 年，Abdurrahman Gumus, Arsalan Alam 等人也提出引入热膨胀微触发剂实现芯片自毁的方法[8]。该方法是在柔性聚酰亚胺衬底上溅射一层有金电阻作为热电极，将热膨胀微球与道康宁 AB 胶混合固化制成薄膜，然后胶将含有热膨胀微球的薄膜粘在热电极上面，最后用双面胶将硅片粘在薄。在给定触发信号后，热电极上加载电流产生焦耳热，在几十秒内使热电极部区域达到热膨胀微球的临界触发温度，热膨胀微球迅速膨胀几十倍产生应力使芯片局部区域破碎。
【参考文献】：
期刊论文
[1]红外探测器封装陶瓷衬底材料特性及其应用研究[J]. 王玉龙,张磊,赵秀峰,张懿,范博文. 激光与红外. 2018(05)
[2]温度试验对电子元器件的性能影响分析[J]. 周雄兵. 信息通信. 2016(11)
[3]美研发“自动销毁芯片”保护涉密信息[J]. 柳琰,杨碧瑶. 保密科学技术. 2015(09)
本文编号：3128219
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