晶圆键合

晶圆键合是半导体技术和微系统技术中的一个工艺步骤，其中两个晶圓或薄片（硅、石英、玻璃及其他材料）被接合，也就是全面积互相连接。

 应用 
在微系统技术中，晶圆键合用于制造传感器所需的腔体，例如绝对压力传感器的参考压室或某些角速度传感器的负压腔。晶圆键合在太阳能电池和组件的制造中也具有重要意义。近年来芯片开发与制造的进展，特别是封装技术，增加了晶圆键合在诸如3D-NAND和高頻寬記憶體等高集成度技术中的相关性和必要性。

 晶圆键合工艺 

 无中间层的工艺 

 直接键合：硅直接键合（SFB）首次由J. B. Lasky于1986年提出。该工艺将亲水或疏水表面在高温下接触。在此过程中，一个晶圆在中间位置被压向另一个晶圆，形成第一个接触点。机械连接的基础是接触区内的氢键和范德华力相互作用。其余面积最初由垫块分开。随后移除垫块，硅连接界面从中心向外扩展。常见工艺温度在1000-1200 °C之间。压合时晶圆承受的压力约为18 MPa。
 阳极键合：阳极键合使用具有较高Na+离子浓度的玻璃。将该玻璃与硅晶圆接触并施加电压，使玻璃端为负极。在电压和升高温度的作用下，钠离子（Na+）向电极扩散。由此在界面处形成空间电荷区，产生高电场，从而形成Si–O–Si键。键合前沿的行为类似于硅直接键合，但速度较慢。
 低温阳极键合：低温阳极键合适用于温度敏感材料。通过对工艺晶圆进行特定的表面活化处理，可将常规的约400 °C的键合温度降低到180 °C以下。低温阳极键合可保护材料并减少材料应力。

 有中间层的工艺 

 共晶键合：该方法基于通过共晶合金（例如Si-Au或Ge-Al）形成连接。
 玻璃熔体键合：通过熔融玻璃焊料/玻璃釉形成连接。
 胶粘键合：通过以胶黏剂为中间层形成连接。

+各种键合方法比较方法材料中间层温度（°C）表面处理实现选择性键合的方法阳极键合玻璃-硅硅-硅硅-金属/玻璃Al、W、Ti、Cr溅射在派熱克斯玻璃上> 250 > 300300-500电压50-1000 V光刻、刻蚀、硅直接键合硅-硅
SiO2-SiO2 700-1000标准清洗光刻、刻蚀低温阳极键合iX-factory GmbH (2014): iX-factory erzielt Erfolg bei der Entwicklung eines anodischen Niedertemperatur-Bondverfahrens. 玻璃-硅> 180电压10-30 V玻璃熔体键合硅-硅
SiO2-SiO2Na2O–SiO2与其他溶膠凝膠材料、硼玻璃400-600> 450旋转涂覆/化学气相沉积、掺杂丝网印刷低温硅直接键合硅-硅
SiO2-SiO2200-400等离子处理、湿法表面活化（浸泡）光刻、刻蚀、共晶键合硅-硅金、铝379, 580溅射、电镀剥离、刻蚀焊接键合硅-硅金、铅-锡300热蒸镀、溅射剥离、刻蚀胶粘键合玻璃-硅硅-硅SiO2-SiO2
Si3N4-Si3N4胶粘剂、光刻胶25-200旋涂、喷涂光刻

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 参考 

Category:半導體元件製程
Category:微技术