硅圆片等离子表面清洗活化提高键合强度

利用等离子轰击清洗硅圆片表面，可提高其表面能，实现直接键合。在严格控制好工艺参数的情况下，用等离子体对硅圆片表面进行活化，能大大的提高键合强度，产生极少的空洞或空隙，得到一个较好的键合效果。
硅圆片的键合技术已很广泛的用于传感器和执行器。但硅圆片的预键合通常要在1000℃以上的高温条件下进行退火才能达到较高的粘接强度，而高温容易引起多方面的问题，如基板结构的不良变化和反应，各材料热膨胀系数不同引起的键合部分应力的增加等等[1]。尤其是已经用于制造器件的硅圆片，高温条件下硅与其他部分材料的热不匹配导致较大的热应力而使器件遭到破坏，或者发生一系列的化学反应而出现缺陷或污染使器件失效。为了解决这些不利的影响，低温圆片键合技术成为了研究重点。
低温键合中键合强度的大幅度提高主要由于键合前等离子体的表面预处理，并且在低温键合过程中通过调整合适的工艺参数，如表面的预处理时间、偏置电压的大小、射频功率、气体的流动速率等，能避免间隙或空洞的形成。
等离子表面清洗活化原理
等离子表面活化即通常所说的干法表面活化，它主要是利用等离子体的能量与材料表面进行撞击产生的物理或化学反应过程来实现清洗、蚀刻及表面活化等。如图1所示为等离子对硅圆片表面活化的结构示意图，硅圆片在活性等离子的轰击作用下其表面会产生物理与化学的双重反应，使被清洗物表面物质变成粒子和气态物质，经过抽真空排出，而达到清洗污染、活化表面的目的。
硅圆片等离子表面活化用氧气等离子体对圆片表面进行轰击，以清除圆片表面的有机物污染和氧化物等，使圆片表面达到高度不规则的多孔结构，能使硅圆片实现超高的键合率。24495