[发明专利]一种硼硅玻璃亲水性键合方法

说明书

本发明公开了一种硼硅玻璃的亲水性键合方法，包括：1)通过去离子水、丙酮、乙醇和RCA2溶液对基片进行清洗，之后乙醇脱水并吹干基片；2)采用射频等离子体对基片进行等离子活化；3)亲水处理，将碱性活化液滴加于等离子活化后的基片的待键合面上之后，将两基片贴合，在高湿度环境下保湿20～24h；4)二次清洗及贴合，将基片置于去离子水中分开，用去离子水进行冲洗和超声清洗，之后于水中再次贴合；5)高温烘烤，将二次贴合后的基片置于高温真空环境中按烘烤，烘烤后自然冷却至室温，完成键合。键合过程无需加压，对基片热影响小，键合均匀性性良好，界面无气泡、空洞，粘接牢固，适用于半导体材料和传统光学玻璃材料的键合。

技术领域

本发明涉及一种硼硅玻璃键合方法，尤其是一种硼硅玻璃亲水性键合方法，属于半导体制造和玻璃键合方法技术领域。

背景技术

键合技术是半导体制造和光学制造领域的一项新兴技术，其通过物理或是化学方法将两基片所需要形成接触的区域连接起来，并保证接触区域具有足够的机械强度及合适的电子特性或是光学特性。

根据其原理不同，目前常见的键合技术可分为4类：利用中介物连接的中介层键合技术；在高温、加压条件下，借助电场促进基片内粒子迁移，使粒子在键合界面处形成共价键的阳极键合技术；利用高温高压促使基片在键合界面处发生物质相互扩散而实现键合的热压键合技术；利用化学或物理方法使基片表面形成亲水性基团，之后在高温、加压的条件下使亲水性基团脱水缩核形成共价键的亲水性键合技术。

随着半导体、光学等行业地不断发展，需要通过键合技术解决的实际问题也越发复杂，传统键合技术在实际应用过程中所面临的困难也逐渐增多：中介层键合由于引入中介物质，会影响键合组件的光学特性，同时界面上容易出现气泡、空洞等缺陷。热压键合的温度接近基片软化点温度，不适用于温度敏感或是对结构维形性要求较高的零件的键合。阳极键合要求基片为金属、半导体，难以应用于传统光学玻璃材料的键合。同时，目前的热压键合、阳极键合以及亲水性键合均需要对零件表面进行加压，容易造成表面划伤，对非键合面镀膜的零件的键合适用性不高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种硼硅玻璃亲水性的键合方法，该方法为永久性键合，在键合过程中无需加压，不易对基片的非键合面造成破坏，具有操作简便、对设备及操作环境要求低、键合成功率高等优点。

为实现上述目的，本发明采用技术方案是：

1.清洗，采用去离子水、丙酮、乙醇和按照体积比HCl:H₂O₂:H₂O＝1:1:6的比例配置的RCA2溶液对基片进行清洗，之后乙醇脱水并吹干基片。

2.等离子活化，采用射频等离子体对基片进行清洗。

3.亲水处理，将碱性活化液滴加于基片待键合面上之后，将两基片贴合，在高湿度环境下保湿20～24h。所述碱性活化液是按照H₂O₂：H₂O＝1:9(体积比)比例稀释H₂O₂，之后按照0.02-0.06g/ml的浓度将NaOH溶解于H₂O₂稀释液中制备得到碱性活化液。

4.二次清洗及贴合，将完成亲水处理后的基片置于去离子水中进行冲洗和超声清洗，之后于水中再次进行贴合。

5.高温烘烤，将二次贴合后的基片置于高温真空环境中烘烤，烘烤后自然冷却至室温，完成键合。

所述清洗步骤，是先用流动的去离子水中冲洗基片3～5min,之后将基片先后置于丙酮和乙醇中超声清洗3～5min，然后将基片置于所述RCA2溶液中超声3～5min，最后将基片置于乙醇中超声清洗3min，取出后用氮气枪吹干基片。