[发明专利]一种采用混合等离子体实现硅基芯片与PDMS芯片键合的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，特别是涉及一种采用混合等离子体实现硅基芯片与PDMS芯片键合的方法。

背景技术

将两片或多片芯片进行键合是微制造领域常用的制造技术。特别是在微流控芯片制造中由于涉及多种材料，键合应用更为广泛。所谓微流控芯片又称芯片实验室（lab-on-a-chip）或微流控芯片实验室（microfludic chip），指的是把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米甚至更小的芯片上，微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规生物或化学实验室的各种功能的一种技术。由于微流控技术往往涉及在微米级、纳米级结构中操控纳升至皮升体积流体，其中的管道和腔体往往采用不同材料的键合予以实现。

聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS)是微流控芯片中常用的一种高分子有机硅化合物材料，通常被称为有机硅。PDMS具有很好的生物兼容性和气体通透性，并且具有光学透明、电学绝缘、化学惰性、以及耐高压、热稳定性好等优良特性，同时其成本低，使用方便，是微流控芯片以及封装等领域广泛应用的材料。

目前的微流控芯片大多采用PDMS/PDMS、PDMS/玻璃或PDMS/PMMA等材料，然而，实现这些材料的键合往往需要高温长时间固化粘合处理，过高的温度容易造成制造的成品率低，操作耗时，特别是应用于PDMS与硅基芯片的键合时，键合效果不好，容易发生泄露。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种采用混合等离子体实现硅基芯片与PDMS 芯片键合的方法，用于解决现有技术中硅基芯片与PDMS芯片键合成品率低、操作耗时、键合效果差、容易发生泄漏等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种采用混合等离子体实现硅基芯片与PDMS芯片键合的方法，至少包括步骤：采用氧气及第二气体的混合等离子体对所述硅基芯片的键合面及PDMS芯片的键合面进行处理，然后键合所述硅基芯片及PDMS芯片，所述第二气体包括氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气的一种或其任意比例混合的气体。

作为本发明的采用混合等离子体实现硅基芯片与PDMS芯片键合的方法的一种优选方案，至少包括以下步骤：

1）提供一硅基芯片与一PDMS芯片，对所述硅基芯片及所述PDMS芯片进行清洗；

2）采用氧气及第二气体的混合等离子体对所述硅基芯片的键合面及PDMS芯片的键合面进行等离子体处理；

3）将所述硅基芯片的键合面及PDMS芯片的键合面相互贴合并进行按压，以键合所述硅基芯片及PDMS芯片。

进一步地，上述步骤1）包括以下步骤：

1-1）提供一硅基芯片与一PDMS芯片，将所述硅基芯片与PDMS芯片置于丙酮中进行超声清洗；

1-2）将所述硅基芯片与PDMS芯片置于酒精中进行超声清洗；

1-3）采用去离子水对所述硅基芯片与PDMS 芯片进行清洗，并用氮气进行吹干。

更进一步地，所述超声清洗的功率为50~200W，清洗时间为5~10min。

作为本发明的采用混合等离子体实现硅基芯片与PDMS 芯片键合的方法的一种优选方案，所述第二气体形成的等离子体占所述混合等离子体的比例为0%~3%。

作为本发明的采用混合等离子体实现硅基芯片与PDMS芯片键合的方法的一种优选方案，产生所述混合等离子体的功率为50~100W，气体流速为400~600sccm。

进一步地，对所述基芯片与PDMS芯片键合面进行等离子体处理的时间为30~60s。

作为本发明的采用混合等离子体实现硅基芯片与PDMS芯片键合的方法的一种优选方案，于10~50℃下对所述硅基芯片与PDMS芯片进行等离子体处理及键合。