[發(fā)明專(zhuān)利]Al-Ge共晶鍵合預(yù)處理方法及鍵合方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410231382.9
• 申請(qǐng)日: 2014-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105197872A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧佳燁;王宇翔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海矽睿科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B81C1/00
• 分類(lèi)號(hào): B81C1/00
• 代理公司: 上海翼勝專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種Al-Ge共晶鍵合預(yù)處理方法及鍵合方法。

背景技術(shù)

MEMS技術(shù)最近幾年發(fā)展迅速，產(chǎn)品應(yīng)用到了國(guó)民生活的方方面面。智能社會(huì)的建立和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展普及離不開(kāi)MEMS的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。現(xiàn)在MEMS的產(chǎn)品尺寸有越來(lái)越小的趨勢(shì)，功耗要求也越來(lái)越高。WLCSP作為一項(xiàng)新興技術(shù)在MEMS器件集成度越來(lái)越高的前提下可以減小產(chǎn)品尺寸，降低功耗和成本。

Al-Ge作為與普通半導(dǎo)體兼容的材料擁有較低的共融溫度，滿(mǎn)足IC晶圓的熱平衡要求。Al-Ge共晶鍵合后，擁有很好的電連接性能及氣密性，完全可以滿(mǎn)足MEMS和IC器件對(duì)電連接的要求及封閉腔體真空度的要求。但是，Al和Ge的表面都非常易于氧化，在鍵合時(shí)需要引入還原性氣體（如H₂）以還原氧化層，還原性氣體的加入會(huì)增加成本，還會(huì)有安全方面的隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供Al-Ge共晶鍵合預(yù)處理方法及鍵合方法，它沒(méi)有采用還原性氣體去除鋁及鍺表面的氧化層，而是采用化學(xué)性質(zhì)不活潑的氣體排除空氣，防止鋁及鍺氧化，降低鍵合成本，提高鍵合安全性。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種Al-Ge共晶鍵合預(yù)處理方法，包括如下步驟：提供一表面具有鍺頂層的第一襯底及一表面具有鋁頂層的第二襯底；充入化學(xué)性質(zhì)不活潑的氣體，排除空氣，防止所述鍺頂層及鋁頂層被氧化。

本發(fā)明還提供一種鍵合方法，包括如下步驟：提供一表面具有鍺頂層的第一襯底及一表面具有鋁頂層的第二襯底；充入化學(xué)性質(zhì)不活潑的氣體，排除空氣，防止所述鍺頂層及鋁頂層被氧化；以所述鍺頂層及所述鋁頂層為中間層對(duì)所述第一襯底及第二襯底進(jìn)行鍵合。

在所述鍵合步驟之前，進(jìn)一步包括一以所述鍺頂層及所述鋁頂層為中間層對(duì)所述第一襯底及第二襯底進(jìn)行預(yù)鍵合的步驟：對(duì)鍵合腔體抽真空至預(yù)設(shè)值，并加熱所述第一襯底及第二襯底至預(yù)鍵合溫度；將所述第一襯底的鍺頂層與所述第二襯底的鋁頂層貼合，并施加預(yù)鍵合壓力，保持一定時(shí)間。

所述預(yù)鍵合溫度為380~400攝氏度，所述預(yù)鍵合壓力為5000~40000牛頓，所述預(yù)鍵合時(shí)間為3~15分鐘。

在所述鍵合步驟之前，在充入化學(xué)性質(zhì)不活潑的氣體之前，進(jìn)一步包括一將所述鍺頂層與所述鋁頂層對(duì)準(zhǔn)的步驟。在對(duì)準(zhǔn)步驟中，所述第一襯底與所述第二襯底互不接觸。

在所述鍵合步驟之后，進(jìn)一步包括一降壓降溫步驟：撤銷(xiāo)鍵合壓力；充入化學(xué)性質(zhì)不活潑的氣體；冷卻至室溫。

所述鍵合步驟的鍵合溫度為420~450攝氏度，鍵合壓力為20000~50000牛頓，鍵合時(shí)間為5~30分鐘。

所述鍺頂層厚度為0.35~1微米，所述鋁頂層的厚度為0.5~2微米，所述鋁頂層的厚度大于所述鍺頂層的厚度。

所述鍺頂層及所述鋁頂層為圖形化的鍺頂層及鋁頂層，所述鍺頂層的圖形的尺寸為10~100微米，所述鋁頂層的圖形的尺寸為10~100微米，所述鋁頂層的圖形的尺寸大于所述鍺頂層的圖形的尺寸。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，沒(méi)有采用還原性氣體去除鋁及鍺表面的氧化層，而是采用化學(xué)性質(zhì)不活潑的氣體排除空氣，防止鋁及鍺氧化。在預(yù)鍵合及鍵合過(guò)程中只存在化學(xué)性質(zhì)不活潑的氣體（如N₂或者惰性氣體），無(wú)需還原性氣體（通常是H₂）的引入，簡(jiǎn)化工藝，降低成本，提高工藝操作安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明Al-Ge共晶鍵合的預(yù)處理方法的步驟示意圖；

圖2所示為本發(fā)明鍵合方法的步驟示意圖；

圖3A~圖3D為本發(fā)明Al-Ge共晶鍵合的方法的工藝流程圖；

圖4為預(yù)鍵合步驟示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的Al-Ge共晶鍵合預(yù)處理的方法及鍵合方法的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明Al-Ge共晶鍵合預(yù)處理方法包括如下步驟：

步驟S10，提供一表面具有鍺頂層的第一襯底及一表面具有鋁頂層的第二襯底。