硅圆片等离子表面活化直接键合工艺研究

湖北工业大学机械工程学院 黄 蓉 聂 磊 文昌俊 余军星

硅圆片等离子表面活化直接键合工艺研究

湖北工业大学机械工程学院 黄 蓉 聂 磊 文昌俊 余军星

利用等离子轰击硅圆片表面，可提高其表面能，实现直接键合。在严格控制好工艺参数的情况下，用等离子体对硅圆片表面进行活化，能大大的提高键合强度，产生极少的空洞或空隙，得到一个较好的键合效果。本文针对等离子表面活化的工艺特点，选择了合理的参数，得到了较优化的工艺，试验结果证明此工艺能够实现无明显界面缺陷的直接键合。

等离子；表面活化；关键因素

1.引言

自20世纪80年代以来，硅圆片的键合技术已很广泛的用于传感器和执行器。但硅圆片的预键合通常要在1000℃以上的高温条件下进行退火才能达到较高的粘接强度，而高温容易引起多方面的问题，如基板结构的不良变化和反应，各材料热膨胀系数不同引起的键合部分应力的增加等等[1]。尤其是已经用于制造器件的硅圆片，高温条件下硅与其他部分材料的热不匹配导致较大的热应力而使器件遭到破坏，或者发生一系列的化学反应而出现缺陷或污染使器件失效。为了解决这些不利的影响，低温圆片键合技术成为了研究重点。

低温键合中键合强度的大幅度提高主要由于键合前等离子体的表面预处理，并且在低温键合过程中通过调整合适的工艺参数，如表面的预处理时间、偏置电压的大小、射频功率、气体的流动速率等[2-3]，能避免间隙或空洞的形成。……