[发明专利]聚合物材料及其应用

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，特别涉及一种聚合物材料及其应用。

背景技术

在MEMS（微机电系统Micro-Electro-Mechanical Systems）的胶键合（Adhesive bonding）工艺中，这种键合方式的工艺温度低（<250°C），但键合强度较高。通常应用于需要低温工艺的MEMS器件和玻璃与玻璃键合。在Adhesive bonding中通常使用BCB或者SU8这两种胶。BCB可以先图形化再进行键合（250°C），但需要很高的压强（>2bar），对于需要低压强键合的MEMS器件无法满足需求。而SU8可以进行低压强键合（1bar）。但是SU8在常温下是固态，类似于光刻胶，这样是无法与另一片硅片粘合在一起的，SU8的特性是在130-150度的时候开始回流，在这种情况下会类似于胶水与另外一片硅片粘上。所以需要回流，如果没有回流就无法键合。对于一些特殊结构，如契形结构（在键合时与上层硅片/玻璃片形成虹膜，参图1），SU8在键合过程中，因为虹膜效应，会流动并聚集在硅片与玻璃片之间，影响键合效果。而在键合前，通过曝光使SU8固化或部分固化的效果不好。如果SU8固化，就因为无法回流而不能键合。SU8部分固化，在键合时仍然表现出较强的回流特性，工艺窗口很小，不易控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种聚合物材料，该聚合物材料在应用于胶键合工艺时，不仅可以解决SU8的回流问题，并且降低了SU8的键合压强。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种聚合物材料，其中，所述聚合物材料包含有SU8和表面活性剂。

作为本发明的进一步改进，所述表面活性剂在所述聚合物材料中的质量比为9%~11%。

作为本发明的进一步改进，所述表面活性剂在所述聚合物材料中的质量比为10%。

本发明还公开了所述聚合物材料在键合中的应用。

作为本发明的进一步改进，所述键合的温度为170~200度。

作为本发明的进一步改进，所述键合的压强为0.5~1bar。

作为本发明的进一步改进，所述键合包括玻璃/玻璃键合、硅/玻璃键合、硅/硅键合或晶片/硅键合。

与现有技术相比，本发明提供了一种聚合物材料，该聚合物材料包含有SU8和表面活性剂。SU8为疏水性材料，因此在键合的时候需要先加热至130度以上使其回流，配合一定的压强，使两个硅片（玻璃片）完成键合。通过在SU8内添加少量的表面活性剂，将SU8改为亲水性的材料，降低SU8的表面张力，加强它的粘性，使得它更易于黏附，通过光刻固化使得SU8在高温下仍然有很小量的回流，配合一定的压强，即可完成键合，而且键合压强低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为现有技术中SU8胶在硅/玻璃键合中的应用；

图2所示为本发明实施例中聚合物材料在应用于硅片/硅片键合时的电镜图；

图3所示为图2中A的放大图。

具体实施方式

选择键合技术的程序通常依赖于一系列要求，如温度限制、密闭性要求和需要的键合后对准精度。键合的选择包括标准工业工艺，如阳极键合、玻璃浆料键合和黏着键合，以及新发展的低温共晶键合，金属扩散（共熔晶）键合和特定应用中的硅熔融键合。

玻璃浆料键合广泛应用于加速度计的制造和微机电系统的生产。玻璃浆料是一种浆状物质，由铅硅酸玻璃颗粒、钡硅酸盐填充物、浆料和溶剂组成。常见的应用方法是通过丝网印刷技术。通常情况下，图形化后的浆料在每个芯片周围，覆盖30-200微米宽的环形区域，厚度为10-30微米。多余的溶剂在图形化后通过烘烤浆料去除。在晶片对准后进行热压键合。在实际的玻璃浆料键合过程中，玻璃融化并与其中的填充物熔合，从而形成了具有极好密闭性的无空洞封接。