1几种主要的键合方法

1 几种主要的键合方法1）低温直接键合方法（ 1993）硅片直接键合技术 (Silicon Direct Bonding)( 简称 SDB)就是把一片抛光硅片经表面清洁处理，在室温下预键合，再经高温键合而成为一个整体的技术。低温键合对环境要求较高， 要求键合片的表面非常平整光滑， 在键合前要对键合片表面进行活化处理。2）二步直接键合法（ 1986）通常，键合前先对硅片表面进行亲水性预处理，接着在室温下对硅片进行键合，然后对键合硅片经 1000℃左右高温退火，以达到最终的键合强度。3）阳极键合技术（ Anodic Bonding ）阳极键合技术是由美国等人提出，又称静电键合 Wallis 或场助键合。是一种将硅芯片或圆片与玻璃衬底相封接的封装方法键合时，将对准好的样品放在加热板上，硅芯片或圆片与阳极相接，玻璃与阴极相接。当温度升高后，玻璃中 Na 离子的迁移率提高，在电场作用下， Na 向阴极迁移，并在阴极被中性化，然而，在玻璃中固定的束缚负离子 O 2 -保持不动，并在硅的表面感应形成一层空间正电荷层，使得硅片和玻璃之间产生静电力完成键合。4) 外延 Liftoff 方法 (ELO) （ 1987）其基本原理是器件层结构先生长在晶格匹配的衬底上，中间有牺牲层（ lift-off ） ，用选择性湿法刻蚀技术除掉牺牲层，这样器件层就可以剥离、键合、转移到另一个衬底上，2 键合的基本原理第一阶段，从室温到 110℃， Si-O-Si 键逐渐被界面水分解Si-O-Si+ HOH Si-OH+ OH-Si 增大界面区 -OH 基团，在键合片间形成更多的氢键第二阶段，温度在 110~150 ℃，界面处 Si-OH 基团合成化形成氢键的两硅片的硅醇键之间发生聚合反应，产生水及硅氧键，即Si-OH+ HO-Si Si-O-Si+ H2O 第三阶段， 150~800 ℃，由于受键合面积的限制，键合强度不再增强。150 ℃时，几乎所有的硅醇键都变为硅氧键，从而达到键合 。温度大于 800 ℃时，由于氧化层的粘滞流动和界面处物质的扩散，可消除所有非键合区，达到完全键合。3 低温直接键合方法机理硅片直接键合技术 (Silicon Direct Bonding)( 简称 SDB)就是把一片抛光硅片经表面清洁处理，在室温下预键合，再经高温键合而成为一个整体的技术。4 静电键合的基本原理抛光的硅片表面与抛光的玻璃表面相接触， 这个结构被放在一块加热板上， 两端接有静电电压， 负极接玻璃， 正极接硅片。 负极采用点电极以便透过玻璃表面观察键合过程。 玻璃是绝缘体 ,在常温下不导电 ,然而在给玻璃加热 (键合时温度在 370 ～ 420 ℃ ) ,加高直流电压 (键合时直流电压控制在 1000～ 1500 V) 时玻璃中的正离子 (如钠、钾、钙离子 )就会在强电场的作用下向负极运动 , 同时玻璃中的偶极子在强电场作用下 ,产生极化取向 (如图 ).在界面形成电子的积聚过程中 ,玻璃也显现导电性