MEMS鍵合工藝簡介

1、內(nèi)容 一個(gè)典型的IC制作工藝 簡介 晶片制備 光刻 淀積 摻雜 鍵合 刻蝕鍵合鍵合鍵合鍵合鍵合工藝鍵合工藝鍵合：靜電鍵合、熱鍵合、“復(fù)合”鍵合鍵合的目的是通過外界作用將多個(gè)基片“粘接”不同的鍵合方式，鍵合原理不同靜電鍵合靜電鍵合靜電鍵合：Wallis和Pomerantz于1969年提出，靜電鍵合可把金屬、合金、半導(dǎo)體與玻璃鍵合原理： 硼硅玻璃、磷硅玻璃在一定 溫度下軟化，行為類似電解 質(zhì)，外加電壓下，正離子 （Na）向陰極漂移，在陽極形成空間電荷區(qū)， 外加電壓落于空間電荷區(qū)，漂移停止 如硅接陽極，玻璃接陰極，硅玻璃接觸， 在界面形成的負(fù)空間電荷區(qū)與硅發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，形成化學(xué)鍵Si-O-Si，完

2、成鍵合可通過檢測電流監(jiān)測鍵合 是否完成工藝及工藝參數(shù)的影響溫度：溫度：低溫：沒有導(dǎo)電電流，鍵合無法進(jìn)行高溫：玻璃軟化，無法鍵合一般：180500度電壓：電壓：低壓；靜電力減弱， 無法鍵合高壓：擊穿玻璃一般：2001000伏靜電鍵合靜電鍵合 鍵合產(chǎn)生的應(yīng)力：熱膨脹系數(shù)相近、熱匹配 電極形狀：點(diǎn)接觸、平行板電極 非導(dǎo)電絕緣層的影響；減弱靜電力，460nm后，鍵合失效 表面粗糙度的影響 極化區(qū)中殘余電荷的作用；鍵合完成后在極化區(qū)內(nèi)殘余的電荷形成靜電力，加強(qiáng)鍵合靜電鍵合靜電鍵合例子例子鍵合工鍵合工藝藝熱鍵合：高溫處理后，硅片直接鍵合在一起。Lasky提出 硅直接鍵合（SDB） 硅熔融鍵合（SFB） 直

3、接樣品鍵合（DWB）工藝： 表面處理 表面帖合 高溫處理對鍵合面要求： 平整度：無凸起 粗糙度：Ra0.6nm 清潔度：無沾污原理：三個(gè)階段原理：三個(gè)階段 室溫室溫200度度：表面吸附的OH根在接觸區(qū)產(chǎn)生氫鍵，隨溫度增高，OH根得到熱能增大遷移率，氫鍵增多，硅片產(chǎn)生彈性形變，鍵合強(qiáng)度增加。在在200400度間，形成氫鍵的兩硅片的硅醇鍵聚合反應(yīng)，產(chǎn)生水合硅氫鍵，鍵合強(qiáng)度迅速增大 Si-OH+HO-SiSi-O-Si+H2O 500800度度：水基本不擴(kuò)散，OH根破壞橋接氧原子的一個(gè)鍵，使之轉(zhuǎn)換為非橋接氧原子，使鍵合面帶負(fù)電荷 HOH+ Si-O-Si2H+2Si-O- 800度以上度以上：水?dāng)U散

4、顯著，間隙和空洞中的水?dāng)U散到氧化硅中，產(chǎn)生局部真空空洞，硅片發(fā)生塑性形變消除空洞。SiO2產(chǎn)生粘滯流動，消除微間隙。大于大于1000度后，臨近原子相互反應(yīng)產(chǎn)生共價(jià)鍵，鍵合完成工藝及參數(shù)影響工藝及參數(shù)影響 表面處理的作用：吸附OH根很關(guān)鍵 NH4OH、H2SO4、等離子體處理 溫度的影響； 與溫度有關(guān)的孔洞；沾污碳?xì)浠衔镫S溫度生高（200800度）釋放產(chǎn)生孔洞，大于1100高溫退火或先800度退火處理可消除 鍵合強(qiáng)度：隨溫度生高增加 界面氧化層的穩(wěn)定：三種機(jī)制解釋 表面平整度： 沾污粒子：1微米粒子產(chǎn)生4.2mm孔洞足夠清洗、超凈環(huán)境、平整表面、高溫處理、足夠清洗、超凈環(huán)境、平整表面、高溫處理、低溫鍵合：在小于500度下完成鍵合復(fù)合鍵合復(fù)合鍵合“復(fù)合”鍵合原理利用中間層之間的反應(yīng)完成鍵合 帶硅化物的鍵合：NiSi，PtSi，TiSi2等 金硅鍵合：利用金硅互熔點(diǎn)低的特點(diǎn)（40