MEMS键合工艺简介.ppt

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1、内容一个典型的IC制作工艺简介晶片制备光刻淀积掺杂键合刻蚀键合键合键合工艺键合：静电键合、热键合、“复合”键合键合的目的是通过外界作用将多个基片“粘接”不同的键合方式，键合原理不同静电键合静电键合：Wallis和Pomerantz于1969年提出，静电键合可把金属、合金、半导体与玻璃键合原理：硼硅玻璃、磷硅玻璃在一定温度下软化，行为类似电解质，外加电压下，正离子（Na）向阴极漂移，在阳极形成空间电荷区，外加电压落于空间电荷区，漂移停止如硅接阳极，玻璃接阴极，硅玻璃接触，在界面形成的负空间电荷区与

2、硅发生化学反应，形成化学键Si-O-Si，完成键合可通过检测电流监测键合是否完成工艺及工艺参数的影响温度：低温：没有导电电流，键合无法进行高温：玻璃软化，无法键合一般：180~500度电压：低压；静电力减弱，无法键合高压：击穿玻璃一般：200~1000伏静电键合键合产生的应力：热膨胀系数相近、热匹配电极形状：点接触、平行板电极非导电绝缘层的影响；减弱静电力，460nm后，键合失效表面粗糙度的影响极化区中残余电荷的作用；键合完成后在极化区内残余的电荷形成静电力，加强键合静电键合例子键合工艺热键合：

3、高温处理后，硅片直接键合在一起。Lasky提出硅直接键合（SDB）硅熔融键合（SFB）直接样品键合（DWB）工艺：表面处理表面帖合高温处理对键合面要求：平整度：无凸起粗糙度：Ra<0.6nm清洁度：无沾污原理：三个阶段室温~200度：表面吸附的OH根在接触区产生氢键，随温度增高，OH根得到热能增大迁移率，氢键增多，硅片产生弹性形变，键合强度增加。在200~400度间，形成氢键的两硅片的硅醇键聚合反应，产生水合硅氢键，键合强度迅速增大Si-OH+HO-Si——Si-O-Si+H2O500~800度

4、：水基本不扩散，OH根破坏桥接氧原子的一个键，使之转换为非桥接氧原子，使键合面带负电荷HOH+Si-O-Si——2H++2Si-O-800度以上：水扩散显著，间隙和空洞中的水扩散到氧化硅中，产生局部真空空洞，硅片发生塑性形变消除空洞。SiO2产生粘滞流动，消除微间隙。大于1000度后，临近原子相互反应产生共价键，键合完成工艺及参数影响表面处理的作用：吸附OH根很关键NH4OH、H2SO4、等离子体处理温度的影响；与温度有关的孔洞；沾污碳氢化合物随温度生高（200~800度）释放产生孔洞，大于11

5、00高温退火或先800度退火处理可消除键合强度：随温度生高增加界面氧化层的稳定：三种机制解释表面平整度：沾污粒子：1微米粒子产生4.2mm孔洞足够清洗、超净环境、平整表面、高温处理、低温键合：在小于500度下完成键合复合键合“复合”键合原理利用中间层之间的反应完成键合带硅化物的键合：NiSi，PtSi，TiSi2等金硅键合：利用金硅互熔点低的特点（400度左右）非晶硅金硅共晶键合键合技术比较键合对准键合质量检测红外检测SEM观察划片