、NiW、TiNiW等，厚度為IOnm~lOOOnm。
[0029] 步驟5 :將第一和第二娃片1、3制備有薄膜層2的一面相對(duì)進(jìn)行熱壓鍵合，在溫度 和壓力的作用下通過(guò)娃-娃界面的金屬擴(kuò)散互溶形成金屬娃化物作為鍵合層，將第一和第 二娃片1、3鍵合在一起；通過(guò)鍵合時(shí)腔室的氣氛或真空度控制實(shí)現(xiàn)娃-娃的特定氣氛封裝 或真空封裝。所述的熱壓鍵合的溫度為200-800°C，所施加的壓力為100-10000N。
[0030] 可選地，所述的第一娃片1和第二娃片3,可W是制備有腔體結(jié)構(gòu)的娃基底，也可 W是制備有器件結(jié)構(gòu)后的娃基底。
[0031] 實(shí)施例1，具體過(guò)程如下：
[0032] (1)取一第一娃片1，該片為單拋N型（100)襯底片，進(jìn)行無(wú)機(jī)清洗，并用緩沖氨氣 酸溶液漂洗片子表面；
[0033] (2)取一第二娃片3,該片為單拋N型（100)襯底片，進(jìn)行無(wú)機(jī)清洗，并用緩沖氨氣 酸溶液漂洗片子表面；
[0034] (3)采用丹頓磁控瓣射系統(tǒng)，在第一娃片1上制備薄膜層2,該薄膜層2的材料為 W，厚度為1000 A。
[0035] (4)將第一娃片1制備有薄膜層2的一面和第二娃片3相對(duì)放置在SUSS鍵合機(jī) 中，抽真空并升溫到500°C，然后采用盤加壓方式對(duì)需要鍵合的片子施加2000N的壓力，在 500°C、2000N壓力條件下保持30分鐘。鍵合過(guò)程結(jié)束后降至室溫，實(shí)現(xiàn)鍵合。
[0036] 實(shí)施例2,具體過(guò)程如下：
[0037] (1)取一第一娃片1，該片為雙拋N型（100)襯底片，進(jìn)行無(wú)機(jī)清洗，并用緩沖氨氣 酸溶液漂洗片子表面；
[00測(cè) 似取一第二娃片3,該片為雙拋N型（100)襯底化進(jìn)行無(wú)機(jī)清洗，并用緩沖氨氣 酸溶液漂洗片子表面；
[0039] (3)采用丹頓磁控瓣射系統(tǒng)，在第一娃片1上制備薄膜層2,該薄膜層2的材料為 Ti,厚度為1500A，并根據(jù)器件封裝腔體要求將薄膜層2圖形化。 W40] (4)采用ICP刻蝕工藝，在第一娃片1上制備腔體結(jié)構(gòu)，刻蝕深度根據(jù)器件封裝要 求而定。
[0041] (5)將帶有腔體結(jié)構(gòu)的第一娃片1制備有薄膜層2的一面和第二娃片3相對(duì)放置 在SUSS鍵合機(jī)中，鍵合機(jī)上的Spacer將第一娃片1和第二娃片3分開，間距大于3mm。將 鍵合機(jī)腔室真空度抽到IPa，然后加熱到70-10(TC保持1小時(shí)，對(duì)鍵合基片進(jìn)行烘干。再將 真空抽到10中日，保持30分鐘。將腔室內(nèi)充入氮?dú)庠賹⒄婵粘榈?0中日，如此過(guò)程反復(fù)2-3 次。升溫到550°C，去掉Spacer,然后采用盤加壓方式對(duì)需要鍵合的片子施加2000N的壓力， 在550°C、2000N壓力條件下保持30分鐘。鍵合過(guò)程結(jié)束后降至室溫，實(shí)現(xiàn)鍵合。
[0042]W上所述的【具體實(shí)施方式】和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的和技術(shù)方案做了進(jìn)一步的詳 細(xì)說(shuō)明，實(shí)施例提供了一種利用W或Ti金屬層與娃反應(yīng)形成金屬娃化物實(shí)現(xiàn)娃-娃鍵合的 過(guò)程。基于運(yùn)一思想，可W根據(jù)實(shí)際工藝過(guò)程選取合適的金屬體系，能與娃材料形成金屬娃 化物實(shí)現(xiàn)鍵合，同時(shí)也與前道結(jié)構(gòu)加工工藝或后道封裝集成工藝有良好的兼容性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用金屬材料擴(kuò)散互溶實(shí)現(xiàn)硅-硅鍵合的方法，包括如下步驟： 步驟1:取一第一硅片； 步驟2 :采用電子束蒸發(fā)或磁控濺射的方法，在第一硅片上制備第一薄膜金屬層； 步驟3:取一第二硅片； 步驟4 : 將第一硅片制備有第一薄膜金屬層的一面與第二硅片進(jìn)行熱壓鍵合，在溫度和壓力的 作用下通過(guò)硅-硅界面的金屬擴(kuò)散互溶形成金屬硅化物作為鍵合層，將第一和第二硅片鍵 合在一起；通過(guò)鍵合時(shí)腔室的氣氛或真空度控制實(shí)現(xiàn)硅-硅的預(yù)定氣氛封裝或真空封裝。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一薄膜金屬層采用能夠與硅形成金屬硅化物的 材料，可以是單層金屬、多層金屬以及多元金屬固溶體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，單層金屬或多層金屬選自W、Ni、Al、Ti、Co中的 一種或幾種的組合；所述多元金屬選自TiW、TiNi、NiW、TiNiW中的一種或幾種的組合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一薄膜金屬層的厚度為IOnm~lOOOnm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的熱壓鍵合的溫度為200-800°C，所施加的 壓力為 100-10000N。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟3還包括： 采用電子束蒸發(fā)或磁控濺射的方法，在第二硅片上制備第二薄膜金屬層；且 步驟4中將第一硅片制備有第一薄膜金屬層的一面與第二硅片制備有第二薄膜金屬 層的一面進(jìn)行熱壓鍵合。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第二薄膜金屬層采用能夠與硅形成金屬硅 化物的材料，可以是單層金屬、多層金屬以及多元金屬固溶體；單層金屬或多層金屬選自 W、Ni、Al、Ti、Co中的一種或幾種的組合；所述多元金屬選自TiW、TiNi、NiW、TiNiW中的一 種或幾種的組合。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟1和3中均采用無(wú)機(jī)清洗、有機(jī)清洗及稀釋 的氫氟酸漂洗工藝將第一硅片和第二硅片清洗干凈。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的第一硅片和第二硅片，為制備有腔體結(jié)構(gòu) 的娃基底，或者制備有器件結(jié)構(gòu)后的娃基底。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用金屬材料擴(kuò)散互溶實(shí)現(xiàn)硅-硅鍵合的方法，其原理是利用金屬材料與硅擴(kuò)散互溶形成金屬硅化物，將硅片鍵合起來(lái)。其特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、鍵合強(qiáng)度高、氣密性好、適用范圍寬。其中鍵合方法包括：在第一硅片上制備薄膜層，在第二硅片上制備或不制備薄膜層，在一定溫度和壓力條件下將第一硅片1和第二硅片3進(jìn)行熱壓鍵合。本發(fā)明利用金屬材料與硅擴(kuò)散互溶的原理實(shí)現(xiàn)硅-硅的有效鍵合，其中鍵合材料為薄膜，可以通過(guò)常規(guī)淀積工藝很容易得到，同時(shí)薄層金屬的存在及良好的延展性使得對(duì)鍵合材料的表面平整度、表面粗糙度的要求大大降低。
【IPC分類】B81C3/00
【公開號(hào)】CN105197881
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510541609
【發(fā)明人】趙永梅, 何志, 季安, 王曉峰, 黃亞軍, 潘嶺峰, 樊中朝, 王曉東, 楊富華
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年8月28日