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

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

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Wallis等人提出，又称静电键合或场助键合。

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)

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。