[發明專利]晶體器件熱鍵合裝配新方法

有效

• 申請號: 201210103114.X
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102623875A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 韓學坤;嚴冬
• 申請（專利權）人: 青島鐳視光電科技有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/16
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

技術領域

本發明涉及一種晶體器件熱鍵合裝配新方法，是一種對固態激光器所用的晶體器件的鍵合裝配方法，屬于光電功能材料技術領域。

背景技術

自激光器問世以來，固體激光器因為其顯著地優點而獲得了飛速的發展，特別是二十世紀八十年代中后期，隨著激光二級管（LD）的問世，由激光二級管作為泵浦源的固態激光器（DPSL）逐步成為了人們研究的熱門。它具有高穩定性、高效率和高能量的優點，被廣泛應用于軍事、醫學、工業和科學研究等領域。而固態激光器中所用的晶體器件的組裝也隨著固態激光器的發展而越來越得到人們的重視。一些具有特異形狀，特別是微結構（接觸面積小，接觸面長寬比很大等）的晶體器件的組裝難度加大，使用常規方法難以實現量產。

晶體器件之間的結合通常采用鍵合的辦法。鍵合技術的定義：將兩片表面清潔、原子級平整的同質或異質材料經表面清洗和活化處理，在一定條件下直接結合，通過范德華力、分子力甚至原子力使晶片鍵合成為一體的技術。在傳統的熱鍵合工藝中，通過施加垂直于鍵合面的外部壓力的方法，將被鍵合的兩塊晶體緊緊的貼在一起，然后升高到溫度至熔點附近，從而實現鍵合面處離子的互相滲透，實現鍵合。但在面對一些鍵合面形狀特異的情況時，傳統的鍵合技術的缺點就十分明顯了。

首先，當鍵合面接觸面積很小，或者接觸面長寬比很大時，接觸面的準直性就難以保證，大大的影響了鍵合后晶體器件的性能。其次，當接觸面積很小時，在保證鍵合的牢固度的前提下，只能不斷地提高熱鍵合時的溫度以及延長熱鍵合的時間，但是晶體器件的鍵合面長時間的處于高溫下會對其光學性能有很大的影響；而在保證鍵合后晶體器件的光學性能的前提下，勢必會影響鍵合面的機械強度，給后續加工帶來困擾。因此，在面對鍵合面積很小時，運用傳統工藝進行鍵合的操作就十分困難，甚至無法實現。

發明內容

本發明旨在提供一種晶體器件熱鍵合裝配新方法，以解決傳統熱鍵合工藝在面對微形鍵合面（鍵合接觸面積小，或者長寬比很大）時難度大的問題。

本發明的技術方案是：一種晶體器件熱鍵合裝配新方法，其特征在于，首先使用輔助材料與兩塊待鍵合晶體的非通光面分別膠合固化，分別構成第一和第二組合結構；然后對第一和第二組合結構的通光面進行拋光；最后對拋光后的通光面進行鍵合。

所述的輔助材料的熱膨脹系數介于兩塊待鍵合晶體的熱膨脹系數之間，且該輔助材料的鍵合溫度≤500℃。

所述的輔助材料為K9光學玻璃。

在所述的兩塊待鍵合晶體相對兩側的非通光面分別膠合固化一層輔助材料，該輔助材料的形狀與待鍵合晶體的形狀相同。

?本發明的優點是：采用這種新型工藝進行熱鍵合可以有效的解決傳統工藝面對微結構鍵合面時難度大的尷尬，提高產量和合格率。而且由于鍵合面接觸面積的增加，整個復合結構的牢固度大幅度上升，相比傳統鍵合工藝而言在鍵合晶體的后續加工上優勢明顯。并且在準直度和鍵合時的操作上都有了很好的改善。

附圖說明

圖1是本發明的熱鍵合過程示意圖。

具體實施方式

參見圖1，本發明一種晶體器件熱鍵合裝配新方法，具體工藝過程如下：

首先要挑選合適的輔助材料C，對于輔助材料C的選取主要決定于需要鍵合的兩種晶體A和B，輔助材料C的熱膨脹系數應該介于晶體A和B的熱膨脹系數之間，且輔助材料C自身的鍵合溫度較低（如K9光學玻璃，500℃，或其他符合此要求的材料）。之后將輔助材料C切割成與需要鍵合的晶體A、B的形狀相同的形狀。

之后將處理好的輔助材料C分別與晶體A和B的兩側的非通光面2進行膠合固化。膠合固化一般采用紫外膠，常溫下用紫外燈（10-400nm）照射幾分鐘即可。形成圖1中左側所示的CAC結構V1和CBC結構V2，并對該組合結構的通光面1進行精確拋光處理，要求平面度小于10?，光潔度小于10/5，表面及邊緣無劃痕。

最后對組合的CAC結構V1和CBC結構V2的通光面1進行直接熱鍵合，形成圖1中右側所示的結構，即為所需的鍵合晶體結構。

本發明通過引入合適的輔助材料C來組成一種類似三明治的復合結構，從而間接的提高了鍵合面的接觸面積。運用這種新型工藝進行熱鍵合時，鍵合溫度只需達到輔助材料C的熱鍵合溫度就可以達到晶體A和晶體B的間接鍵合，有效的降低了鍵合溫度，提高了鍵合后復合晶體的光學性能。而且由于鍵合面接觸面積的增加，整個復合結構的牢固度大幅度上升，相比傳統鍵合工藝而言，在鍵合晶體的后續加工上優勢明顯。并且在準直度和鍵合時的操作上都有了很好的改善。鍵合的目的是為了讓晶體的通光面平行、牢固地接觸到一起；采用夾心結構并沒有讓兩種晶體鍵合，只是輔助材料鍵合了，而使兩塊晶體達到了通光面平行牢固的接觸到一起的鍵合效果，可以叫做間接鍵合。