[發明專利]一種提高金-金熱壓鍵合強度的方法

有效

• 申請號: 201510060998.9
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104591080A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 張精華;金建東;秦雪;于建楠;李秀茹;張鵬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十九研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種提高金-金熱壓鍵合強度的方法。

背景技術

目前對硅微機械的研究還主要是基于硅材料。對于硅微機械中的機械加工，有兩種技術使用最為廣泛,即表面微機械加工技術和體硅微機械加工技術。表面微機械加工技術主要是結構層及犧牲層的制備和腐蝕。由于表面微機械加工技術與IC平面工藝兼容性好，因此它得到了廣泛地應用。但是，這種工藝加工的機械部件的縱向尺寸往往受到限制(2～5μm)。體硅加工技術主要是濕法腐蝕和干法腐蝕。它加工的機械部件各方向尺寸幾乎沒有限制，給系統設計者極大的靈活性，是真正意義上的三維技術。但體硅加工技術與IC工藝兼容性不太好。唯有硅片鍵合技術才能有效地克服此問題。鍵合是指通過化學和物理作用將硅片與硅片、硅片與玻璃或其它材料緊密地結合起來的方法。硅片鍵合雖然不是微機械加工的直接手段，卻在微機械加工中有著重要地位。它往往與其他手段結合使用，既可對微結構進行支撐和保護，又可實現機械結構之間或機械結構與電路之間的電學連接。目前，硅片鍵合技術主要有硅/玻璃陽極鍵合法、硅/硅直接鍵合法、金-金熱壓鍵合和玻璃焊料燒結法等。

發明內容

本發明是要解決現有硅微機械傳感器利用高溫高壓進行金-金熱壓鍵合，在器件鍵合面積及鍵合設備提供壓力一定情況下因為作用在鍵合面上的壓力過小無法實現鍵合的問題，而提供一種提高金-金熱壓鍵合強度的方法。

本發明一種提高金-金熱壓鍵合強度的方法是按以下步驟進行：

一、加工上電極：對硅微機械傳感器的上電極的上表面和下表面進行第一次熱氧化處理，然后按照所需形狀對一次氧化后的上電極的上表面和下表面進行第一次刻蝕，刻蝕后去除SiO₂層，再對一次刻蝕后的上電極的上表面和下表面進行第二次熱氧化處理，然后按照所需形狀對二次氧化后的上電極的上表面和下表面進行第二次刻蝕，刻蝕后去除SiO₂層，再對二次刻蝕后的上電極的上表面和下表面進行第三次熱氧化處理，然后按照所需形狀對三次氧化后的上電極的上表面和下表面進行第三次刻蝕，得到上表面和下表面分別帶有厚度為1.5μm的氧化層的三次刻蝕后的上電極，然后在上電極的下表面上厚度為1.5μm的氧化層的表面再濺射或蒸發一層厚度為0.6μm的金膜，然后按照所需圖案在厚度為0.6μm的金膜上進行一次光刻，得到下表面帶有設計圖形層的上電極，再按照所需圖案對下表面帶有設計圖形層的上電極進行二次光刻，最后在二次光刻后的上電極的下表面電鍍一層厚度為0.2μm～0.3μm的二次光刻金屬層，得到加工后的上電極；所述二次光刻采用的刻版為反版；所述二次光刻金屬層面積與一次光刻的設計圖形層的面積的比為1:(3～8)；

二、加工下電極：對硅微機械傳感器的下電極的上表面和下表面進行第一次熱氧化處理，然后按照所需形狀對一次氧化后的下電極的上表面和下表面進行第一次刻蝕，刻蝕后去除SiO₂層，再對一次刻蝕后的下電極的上表面和下表面進行第二次熱氧化處理，然后按照所需形狀對二次氧化后的下電極的上表面和下表面進行第二次刻蝕，刻蝕后去除SiO₂層，再對二次刻蝕后的下電極的上表面和下表面進行第三次熱氧化處理，然后按照所需形狀對三次氧化后的下電極的上表面和下表面進行第三次刻蝕，得到上表面和下表面分別帶有厚度為1.5μm的氧化層的三次刻蝕后的下電極，然后在下電極的上表面上厚度為1.5μm的氧化層的表面再濺射或蒸發一層厚度為0.6μm的金膜，然后按照所需圖案在厚度為0.6μm的金膜上進行一次光刻，得到上表面帶有對稱圖形層的下電極，再按照所需圖案對上表面帶有對稱圖形層的下電極進行二次光刻，最后在二次光刻后的下電極的上表面電鍍一層厚度為0.2μm～0.3μm的二次光刻對稱金屬層，得到加工后的下電極；所述二次光刻采用的刻版為反版；所述二次光刻對稱金屬層面積與一次光刻的對稱圖形層的面積的比為1:(3～8)；

三、加工敏感芯片中間電極：對硅微機械傳感器的敏感芯片中間電極的表面進行熱氧化處理，然后對敏感芯片中間電極的上表面和下表面進行一次光刻，然后采用KOH濕法腐蝕在敏感芯片中間電極的上表面和下表面上制作V型槽，去除氧化層，以光刻膠為掩膜層采用IEC刻蝕技術將梁膜刻透，得到帶有彈性折疊梁的敏感芯片中間電極，然后分別在帶有彈性折疊梁的敏感芯片中間電極的上表面和下表面上再濺射或蒸發一層厚度為0.8μm～0.9μm的中間電極金屬層，得到加工后的敏感芯片中間電極；