1、 幾種主要的鍵合方法

1）低溫直接鍵合方法

硅片直接鍵合技術(shù)(Silicon Direct Bonding)(簡稱SDB)就是把一片拋光硅片經(jīng)表面清潔處理，在室溫下預(yù)鍵合，再經(jīng)高溫鍵合而成為一個(gè)整體的技術(shù)。

低溫鍵合對環(huán)境要求較高，要求鍵合片的表面非常平整光滑，在鍵合前要對鍵合片表面進(jìn)行活化處理。

2）二步直接鍵合法

通常，鍵合前先對硅片表面進(jìn)行親水性預(yù)處理，接著在室溫下對硅片進(jìn)行鍵合，然后對鍵合硅片經(jīng)1000℃左右高溫退火，以達(dá)到最終的鍵合強(qiáng)度。

3）陽極鍵合技術(shù)（Anodic Bonding）

陽極鍵合技術(shù)是由美國Wallis等人提出，又稱靜電鍵合或場助鍵合。

是一種將硅芯片或圓片與玻璃襯底相封接的封裝方法

鍵合時(shí)，將對準(zhǔn)好的樣品放在加熱板上，硅芯片或圓片與陽極相接，玻璃與陰極相接。

當(dāng)溫度升高后，玻璃中 Na離子的遷移率提高，在電場作用下，Na向陰極遷移，并在陰極被中性化，然而，在玻璃中固定的束縛負(fù)離子O 2 -保持不動(dòng)，并在硅的表面感應(yīng)形成一層空間正電荷層，使得硅片和玻璃之間產(chǎn)生靜電力完成鍵合。

4)  外延Liftoff方法(ELO)

其基本原理是器件層結(jié)構(gòu)先生長在晶格匹配的襯底上，中間

有犧牲層（lift-off），用選擇性濕法刻蝕技術(shù)除掉犧牲層，這樣器件層就可以剝離、鍵合、轉(zhuǎn)移到另一個(gè)襯底上，

2、鍵合的基本原理

第一階段，從室溫到110℃， Si-O-Si鍵逐漸被界面水分解

Si-O-Si+ HOH          Si-OH+ OH-Si

增大界面區(qū)-OH基團(tuán)，在鍵合片間形成更多的氫鍵

第二階段，溫度在110~150 ℃，界面處Si-OH基團(tuán)合成化形成氫鍵的兩硅片的硅醇鍵之間發(fā)生聚合反應(yīng)，產(chǎn)生水及硅氧鍵，即 

              Si-OH+ HO-Si          Si-O-Si+ H2O                                             

第三階段，150~800 ℃，由于受鍵合面積的限制，鍵合強(qiáng)度不再增強(qiáng)。

150 ℃時(shí)，幾乎所有的硅醇鍵都變?yōu)楣柩蹑I，從而達(dá)到鍵合   。

溫度大于800 ℃時(shí)，由于氧化層的粘滯流動(dòng)和界面處物質(zhì)的擴(kuò)散，可消除所有非鍵合區(qū)，達(dá)到完全鍵合。

3、低溫直接鍵合方法機(jī)理

硅片直接鍵合技術(shù)(Silicon Direct Bonding)(簡稱SDB)就是把一片拋光硅片經(jīng)表面清潔處理，在室溫下預(yù)鍵合，再經(jīng)高溫鍵合而成為一個(gè)整體的技術(shù)。

4、靜電鍵合的基本原理

拋光的硅片表面與拋光的玻璃表面相接觸，這個(gè)結(jié)構(gòu)被放在一塊加熱板上，兩端接有靜電電壓，負(fù)極接玻璃，正極接硅片。負(fù)極采用點(diǎn)電極以便透過玻璃表面觀察鍵合過程。玻璃是絕緣體 ,在常溫下不導(dǎo)電 ,然而在給玻璃加熱(鍵合時(shí)溫度在370 ～420 ℃) ,加高直流電壓(鍵合時(shí)直流電壓控制在1000～1500 V)時(shí)玻璃中的正離子(如鈉、鉀、鈣離子)就會(huì)在強(qiáng)電場的作用下向負(fù)極運(yùn)動(dòng),同時(shí)玻璃中的偶極子在強(qiáng)電場作用下 ,產(chǎn)生極化取向(如圖 ).在界面形成電子的積聚過程中 ,玻璃也顯現(xiàn)導(dǎo)電性。