SiO_2薄膜辅助硅-玻璃热键合技术的研究

摘要

为了解决Si和普通玻璃进行直接键合时材料的热失配问题,提出了利用SiO2薄膜辅助进行硅-玻璃热键合(SGTB)的技术.通过分析SiO2薄膜辅助SGTB技术的化学物理过程,对键合过程中的工艺条件进行了优化.利用反应离子束蚀刻(RIBE)对基片进行抛光,使得键合表面达到2 nm级的表面粗糙度.在大气的环境下将处理过的玻璃、Si基片干燥, 进行预键合.预键合好的Si、玻璃基片在200℃的氧化环境下退火,基片之间的硅烷醇键发生聚合反应,形成硅氧键键合.实验结果表明,硅和玻璃基片的表面能经过预键合后有了提高,水分子和Si表面SiO2中的氧原子交连在一起,OH-数量增加,形成硅烷醇键.Si表面热生长SiO2薄膜的存在,减少了由Si、玻璃热膨胀系数和热传导系数差异引起的诱导应力.