硅/玻璃紫外固化中间层键合

利用玻璃的透光特性和紫外固化的成熟技术,研究了一种使用紫外固化胶作为中间层的玻璃/硅室温键合工艺.通过选择一定波段的紫外固化胶,旋涂紫外胶后使用365nm光刻机作为紫外光源控制紫外固化,从而实现了硅/玻璃的中间层键合.分析测试结果表明,紫外固化辅助的中间层键合可以成功应用于硅/玻璃键合,中间层厚5～6μm,键合强度达到26MPa.该工艺只需室温条件,简单高效,成本低廉,无需额外的压力或电场,对于硅/玻璃低温键合封装具有潜在的应用价值.     

基于Al2O3中间层的InP/SOI晶片键合技术研究

研究了基于Al2O3中间层的InP/SOI晶片键合技术.该方案利用原子层沉积技术在SOI晶片表面形成Al2O3作为InP/SOI键合中间层,同时采用氧等离子体工艺对晶片表面进行活化处理.原子力显微镜和接触角测试结果表明,氧等离子体处理使得晶片的表面特性更适于实现键合.透射电子显微镜和X射线能谱仪测试结果证实,采用Al2O3中间层可以实现InP晶片与SOI晶片的可靠键合.     

无压力辅助硅/玻璃激光局部键合

提出了一种新的无需外压力作用的硅/玻璃激光局部键合方法,通过对晶圆进行表面活化处理,选择合适的激光参数及加工环境,成功地实现了无压力辅助硅/玻璃激光键合.同时研究了该键合工艺参数如激光功率、激光扫描速度、底板材料等的影响.实验表明,激光功率越大,扫描速度越小,键合线的宽度就越大.实验结果显示,该方法能有效减少键合片的残余应力,控制键合线宽,并能得到较好的键合强度.该工艺可为MEMS器件的封装与制造提供简洁、快速、键合区可选择的新型键合方法.     

玻璃中介硅圆片键合研究

研究了玻璃中介圆片键合的方法.当采用低转化温度的玻璃粉末为中介玻璃层时,可在410℃实现强度较好的硅圆片键合,而如果将温度提高到430℃,键合强度可以达到4MPa.     

硅/硅直接键合的界面杂质

用SIMS和扩展电阻测试研究了常规p~+/n和n~+/n硅/硅键合界面的杂质O,H,C,N,Fe,Ni以及掺杂原子B,P的行为。经1 100℃ 1小时键合后,界面的H消失;O,C,N稳定;重金属杂质Fe,Ni仍在界面附近;掺杂原子B,P的扩散小于2μm。     

无压力辅助硅/玻璃激光局部键合

提出了一种新的无需外压力作用的硅/玻璃激光局部键合方法,通过对晶圆进行表面活化处理,选择合适的激光参数及加工环境,成功地实现了无压力辅助硅/玻璃激光键合.同时研究了该键合工艺参数如激光功率、激光扫描速度、底板材料等的影响.实验表明,激光功率越大,扫描速度越小,键合线的宽度就越大.实验结果显示,该方法能有效减少键合片的残余应力,控制键合线宽,并能得到较好的键合强度.该工艺可为MEMS器件的封装与制造提供简洁、快速、键合区可选择的新型键合方法.     

乙二醇辅助多层硅/硅直接键合

利用乙二醇本身的分子结构和氢键在10万级的超净环境下成功进行了多层乙二醇环境下的硅/硅直接键合,在氮气保护下1100℃热处理后进行了拉力强度测试,平均键合强度达到了10Mpa,SEM观测表明,在键合界面没有发现孔洞和空隙。这为发展多层结构、多功能集成的MEMS结构器件奠定了良好的工艺基础。     

乙二醇辅助多层硅/硅直接键合

利用乙二醇的分子结构和氢键在10万级的超净环境下成功地进行了多层乙二醇环境下的硅/硅直接键合,并在氮气保护下1100℃热处理后进行了拉力强度测试,平均键合强度达到了10MPa.SEM观测表明,在键合界面没有发现孔洞和空隙.该方法同样适用于Ⅲ-Ⅴ族化合物的直接键合.这为发展多层结构、多功能集成的MEMS结构器件奠定了良好的工艺基础.     

硅玻静电键合工艺研究

硅玻静电键合工艺是通过在较高温度和静电场作用下硅玻界面发生电化学反应,产生共价键O-Si-O的原理来完成键合过程的。目前,该工艺在制作微传感器和微机械系统中得到广泛应用。通过键合试验与结果分析,总结了键合温度、键合电压、压力、金属台阶对键合结果的影响,优化了硅玻静电键合的工艺参数及对金属台阶的要求。     

室温Si-玻璃直接键合技术研究

将表面亲水性处理过的玻璃和Si片在室温、大气的环境下干燥,进行温度为150C以下、时间为20～200h的预键合。预键合后,Si和玻璃基片表面能有显著的提高,水分子和Si表面Si-OH原子团中的O原子连在一起,OH团数量增加了许多,形成较多的H键。预键合的Si-玻璃基片在200C下退火．消除由Si、玻璃热膨胀系数和热传导系数差异引起的诱导应力。2基片的Si-OH间发生聚合反应．产生水及si-O键,使得基片键合的表面能得到了更好的提高、测量了室温键合时间对Si玻璃表面能力的影响以及退火时间对键合强度的影响。实验结果证明．这项技术对Si-玻璃器件的键合十分有效。     

基于UV光照的圆片直接键合技术

研究了UV辅助活化与湿化学清洗活化相结合的圆片直接键合技术,并利用红外测试系统、单轴拉伸测试仪和场发射扫描电子显微镜,结合恒温恒湿实验、高低温循环实验对键合质量进行了测试.结果表明,采用该技术可以实现较好的圆片直接键合,提高键合强度,控制合适的UV光照时间可以获得更高的强度,对键合硅片进行恒温恒湿和高低温交变循环处理后,硅片仍能保持较高的键合强度.因此,该工艺对于改进圆片直接键合技术是行之有效的,具有很大的应用潜力.     

基于UV光照的圆片直接键合技术

研究了UV辅助活化与湿化学清洗活化相结合的圆片直接键合技术,并利用红外测试系统、单轴拉伸测试仪和场发射扫描电子显微镜,结合恒温恒湿实验、高低温循环实验对键合质量进行了测试.结果表明,采用该技术可以实现较好的圆片直接键合,提高键合强度,控制合适的UV光照时间可以获得更高的强度,对键合硅片进行恒温恒湿和高低温交变循环处理后,硅片仍能保持较高的键合强度.因此,该工艺对于改进圆片直接键合技术是行之有效的,具有很大的应用潜力.     

利用金属过渡层低温键合硅晶片

在Si/Si之间采用Ti/Au金属过渡层,实现了Si/Si低温键合,键合温度可低至414 ℃.采用拉伸强度测试对Si/Si键合结构的界面特性进行测试,结果表明,键合强度高于1.27MPa;I-V测试表明,Si/Ti/Au/Ti/Si键合界面基本为欧姆接触;X射线光电子能谱(XPS)测试结果进一步表明,界面主要为Si-Au共晶合金.不同温度的变温退火实验表明,键合温度越高,键合强度越大,且渐变退火有利于提高键合强度.     

利用金属过渡层低温键合硅晶片

在Si/Si之间采用Ti/Au金属过渡层,实现了Si/Si低温键合,键合温度可低至414 ℃.采用拉伸强度测试对Si/Si键合结构的界面特性进行测试,结果表明,键合强度高于1.27MPa;I-V测试表明,Si/Ti/Au/Ti/Si键合界面基本为欧姆接触;X射线光电子能谱(XPS)测试结果进一步表明,界面主要为Si-Au共晶合金.不同温度的变温退火实验表明,键合温度越高,键合强度越大,且渐变退火有利于提高键合强度.     

基于共晶键合与对准切割的压电材料微细加工

高硬度陶瓷材料的微加工一直是微细加工的难题。为了解决此难题,采用金膜为中间层的硅-锆钛酸铅(Si-PZT)共晶键合工艺和带进刀标记的PZT压电陶瓷的切割加工,制备出块状PZT微结构。实验结果表明,当金膜厚为1μm时,Si-PZT的共晶键合强度可达20 MPa以上。这个强度可为PZT材料的切割加工和应用提供有力保障。Si-PZT共晶键合与PZT的对准切割加工结合的方法可在微细领域加工PZT等超硬材料,为加工PZT微结构阵列提供一种新途径。