金矽共熔鍵合

金矽共熔鍵合是常用於微電子器件的封裝中的工藝,用金矽焊料將管芯燒結在管座上。金矽焊料是金矽二相系(矽含量為19at.%),363°C,要比純金或純矽的熔點低得多。在工藝上使用時,它一般被用作中間層,置於欲鍵合的兩片之間,將它們加熱到稍高於金矽共熔點的溫度。在這種溫度下,金矽混合物將從與其鍵合的矽片中奪取矽原子以達到矽在金矽二相系中的飽和狀態,冷卻以後就形成了良好的鍵合。

金矽共熔中的矽-矽鍵合工藝是,先熱氧化P型(100)晶向矽片,後用電子束蒸發法在矽片上蒸鍍一層厚30nm的鈦膜,再蒸鍍一層120nm的金膜。這是因為鈦膜與SiO2層有更高的粘合力。最後,將兩矽片貼合放在加熱器上,加一質量塊壓實,在350~400°C溫度下退火。實驗表明,在退火溫度365°C,時間10分鐘,鍵合面超過90%。鍵合的時間和溫度是至關重要的。

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