可键合的玻璃和低自发荧光制品及其制造方法技术

技术编号:25278316 阅读:51 留言:0更新日期:2020-08-14 23:09
本发明专利技术涉及玻璃制品、制造该玻璃制品的方法以及该玻璃制品的使用。该玻璃制品具有在350nm和500nm的波长下超过90%的UV透射率,以及至少75mol%的SiO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可键合的玻璃和低自发荧光制品及其制造方法
本专利技术涉及玻璃制品、制造该玻璃制品的方法以及所述玻璃制品的用途。
技术介绍
US5,277,946A公开了与半导体一起使用的厚度≤0.7mm的玻璃制品。WO01/29890A2涉及阳极键合的方法,和相应产品用于制造生物线路(微流体)的使用。WO02/34684A1涉及在低温下玻璃与硅、或金属的阳极键合。该技术基于将磷酸盐玻璃用于玻璃晶片。玻璃还包含含量很高的碱金属氧化物,这削弱了玻璃的耐水解性。US2007/0111471A1公开了在降低的温度下避免翘曲的阳极键合技术。该技术包括对待键合的晶片的能量波表面活化,诸如原子束、离子束或等离子体。一般来讲,键合温度、电压、以及持续时间应尽可能低,而键合强度应是高的。同时,用于键合诸如晶片的制品的工艺步骤应尽可能简单。此外,对于生物应用而言,不显示自发荧光、或显示出非常低的自发荧光的玻璃制品是有用的。最后,用于制造制品的材料不应包含过分昂贵的成分,如氧化钽或氧化铌。另外,希望材料在酸性和碱性条件下具有良好的耐水解性。该材料应该是使用经济的标准工艺便可获得的。
技术实现思路
本专利技术提供了对上文提及的问题中的一个或多个的解决方案。在一个实施例中,本专利技术提供了一种玻璃制品,其具有在350nm和500nm的波长下超过90%的UV透射率,特别是当以厚度为0.5mm的该玻璃制品测量时,SiO2、B2O3和Al2O3的总量为至少75mol%,其中Si4+的摩尔比例xSi4+、B3+的摩尔比例xB3+和Al3+的摩尔比例xAl3+的比例如下:i.并且ii.其中Li2O的比例小于0.01mol%。在一个实施例中,本专利技术提供了一种玻璃制品,其具有在350nm和500nm的波长下超过90%的UV透射率,特别是当以厚度为0.5mm的该玻璃制品测量时,SiO2、B2O3和Al2O3的总量至少为90mol%,其中Si4+的摩尔比例xSi4+、B3+的摩尔比例xB3+和Al3+的摩尔比例xAl3+的比例如下:i.并且ii.其中Li2O的比例小于0.01mol%。由于碱或碱土金属阳离子等网络改性剂能增加非桥氧,所以玻璃中包含硼和铝等网络形成剂以提高UV透射率。另外,这些玻璃具有良好的耐化学性和耐水解性。在一个实施例中,本专利技术提供了具有Li+可活化键合特性的玻璃制品,其具有在350nm和500nm的波长下超过90%的UV透射率,特别是当以厚度为0.5mm的该玻璃制品测量时,SiO2、B2O3和Al2O3的总量至少为75mol%,其中Si4+的摩尔比例xSi4+、B3+的摩尔比例xB3+和Al3+的摩尔比例xAl3+的比例如下:i.并且ii.其中Li2O的比例小于0.01mol%,并且其中该玻璃制品具有至少1.1MPa的与硅的锂可活化键合强度(LithiumActivatableBondingStrengthtoSilicon,LABS)。在一个实施例中,本专利技术提供了具有Li+可活化键合特性的玻璃制品,其具有在350nm和500nm的波长下超过90%的UV透射率,特别是当以厚度为0.5mm的该玻璃制品测量时,SiO2、B2O3和Al2O3的总量至少为90mol%,其中Si4+的摩尔比例xSi4+、B3+的摩尔比例xB3+和Al3+的摩尔比例xAl3+的比例如下:i.并且ii.其中Li2O的比例小于0.01mol%,并且其中该玻璃制品具有至少1.1MPa的与硅的锂可活化键合强度(LABS)。在一个实施例中,本专利技术提供了具有Li+可活化键合特性的玻璃制品,其具有在350nm和500nm的波长下超过90%的UV透射率,特别是当以厚度为0.5mm的该玻璃制品测量时,SiO2、B2O3和Al2O3的总量至少为90mol%,其中Si4+的摩尔比例xSi4+、B3+的摩尔比例xB3+和Al3+的摩尔比例xAl3+的比例如下:i.并且ii.其中Li2O的比例小于0.01mol%,并且其中该玻璃制品具有至少1.1MPa的与硅的锂可活化键合强度(LABS)。该玻璃制品是用于与半导体键合的Li+可活化的玻璃制品,使得相比没有锂活化的玻璃制品,被锂活化的玻璃制品可以在较低的温度下和/或在较短的时间段内进行阳极键合等键合。换句话讲,Li+可活化的特性是指制品通过其表面的锂富集提高其键合特性的能力。锂活化包括使玻璃制品的至少一个表面层富集Li+离子。在给定时间内锂富集的程度受玻璃的假定温度的影响,该假定温度受生产过程中的冷却和/或退火条件的影响。具有较高的假定温度的玻璃将对锂活化更敏感。对比未发生锂活化之前,在锂活化之后键合的发生条件更温和。苛刻的键合条件可能破坏晶片上的电路,诸如破坏CMOS上的那些电路。在一个实施例中,本专利技术提供了具有Li+可活化键合特性的玻璃制品,其具有在350nm和500nm的波长下超过90%的UV透射率,特别是当以厚度为0.5mm的该玻璃制品测量时,SiO2、B2O3和Al2O3的总量至少为75mol%,其中Si4+的摩尔比例xSi4+、B3+的摩尔比例xB3+和Al3+的摩尔比例xAl3+的比例如下:i.并且ii.其中Li2O的比例小于0.01mol%,并且其中该玻璃制品具有对锂活化的敏感性,其特征在于:与没有经锂活化的制品相比,经锂活化的制品的与硅的键合强度增加了至少2倍,其中锂活化包括将玻璃制品在300℃的温度下浸入在含有200ppmLi+的LiNO3/NaNO3混合物中持续60分钟。在一个实施例中,本专利技术提供了具有Li+可活化键合特性的玻璃制品,其具有在350nm和500nm的波长下超过90%的UV透射率,特别是当以厚度为0.5mm的该玻璃制品测量时,SiO2、B2O3和Al2O3的总量至少为90mol%,其中Si4+的摩尔比例xSi4+、B3+的摩尔比例xB3+和Al3+的摩尔比例xAl3+的比例如下:i.并且ii.其中Li2O的比例小于0.01mol%,并且其中该玻璃制品具有对锂活化的敏感性,其特征在于:与没有经锂活化的制品相比,该经锂活化的制品的与硅的键合强度增加了至少2倍,其中锂活化包括将玻璃制品在300℃的温度下浸入在含有200ppmLi+的LiNO3/NaNO3混合物中持续60分钟。对锂活化具有高敏感性的制品具有的优点是制品中的甚至小深度的锂富集层也能提供该活化的有益效应。这允许更温和的键合条件和更短的活化处理时间。然而,本专利技术的玻璃制品在没有锂活化的情况下也显示出直接可键合性。定义与硅的锂可活化键合强度(LithiumActivatableBondingStrengthtoSilicon,LABS)指示制品对锂活化的敏感程度。LABS是在将玻璃制品在300℃的温度下浸入在含有200ppmLi+的LiNO3/NaNO3混合物中持续60分钟之后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有Li

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有Li+可活化键合特性的玻璃制品,所述玻璃制品具有
-在350nm和500nm的波长下超过90%的UV透射率,
-至少75mol%的SiO2、B2O3和Al2O3总量,其中Si4+的摩尔比例xSi4+、B3+的摩尔比例xB3+和Al3+的摩尔比例xAl3+的比例如下:
i.并且
ii.
-其中Li2O的比例小于0.01mol%,并且所述玻璃制品具有至少1.1MPa的与硅的锂可活化键合强度(LABS)。


2.根据权利要求1所述的玻璃制品,所述玻璃制品具有至少90mol%的SiO2、B2O3和Al2O3总量,其中Si4+的摩尔比例xSi4+、B3+的摩尔比例xB3+和Al3+的摩尔比例xAl3+的比例如下:
i.并且
ii.


3.根据权利要求1或2所述的玻璃制品,所述玻璃制品具有至少1.5MPa、至少2MPa、至少5MPa、至少10MPa、或至少20MPa的LABS。


4.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,所述玻璃制品具有最多至1.5mm、最多至1mm、最多至0.9mm、最多至0.8mm、最多至0.7mm、最多至0.6mm、最多至0.5mm、最多至0.4mm、最多至0.3mm、最多至0.2mm、最多至0.1mm、最多至90μm、最多至80μm、最多至70μm、最多至60μm、最多至50μm、最多至40μm、最多至30μm、或最多至20μm的厚度。


5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,所述玻璃制品具有小于2nm、或小于1nm的Ra表面粗糙度。


6.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,所述玻璃制品具有至少一个、或至少两个火抛光的表面。


7.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,所述玻璃制品具有不超过10μm的TTV。


8.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,所述玻璃制品具有不超过50μm的翘曲。


9.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,所述玻璃制品具有1至10ppm/K、小于6.5ppm/K、小于6.0ppm/K、小于5.5ppm/K、小于5.0ppm/K、小于4.5ppm/K、小于4.0ppm/K、或2.5至3.5ppm/K的热膨胀系数(CTE,20℃至300℃)。


10.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的玻璃具有工作温度T4和上限结晶温度TOEG,其中差值T4-TOEG超过50K、超过100K、超过150K、超过200K、或超过250K。


11.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃的工作温度T4为1000℃至1500℃、或1100℃至1400℃、或1200℃至1375℃、或1225℃至1350℃。


12.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃的上限结晶温度TOEG为900℃至1300℃、950℃至1250℃、1000℃至1200℃、或1050℃至1150℃。


13.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃具有高于470℃、或高于490℃的转变温度Tg。


14.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃具有在厚度为0.5mm时超过91%和/或小于91.7%、或小于91.5%的光透射率TD65。


15.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃具有在厚度为1mm时低于300nm、低于270nm、或低于250nm的UV截止边缘。


16.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃具有小于1.55、小于1.50、小于1.49、或小于1.48的折射率nd。


17.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中,所述玻璃制品的所述玻璃具有在488nm的波长下小于1%的自发荧光发射/激发强度比率。


18.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃具有小于0.6、或小于0.55、或小于0.53、或小于0.52、或小于0.51的光学碱度Λ。


19.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃包含以下比例的氧化物:








SiO2
>60至90mol%


Al2O3
>0至15mol%


B2O3
>4至25mol%


R2O
>0至<20mol%


RO
0至<20mol%






其中R2O为碱金属氧化物Li2O、Na2O和K2O的量之和,并且RO为ZnO和碱土金属氧化物MgO、CaO、SrO和BaO的量之和。


20.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃包含以下比例的氧化物:








SiO2
>60至90mol%


Al2O3
>0至15mol%


B2O3
>5至25mol%


R2O
>0至<20mol%


RO
0至<20mol%






其中R2O为碱金属氧化物Li2O、Na2O和K2O的量之和,并且RO为ZnO和碱土金属氧化物MgO、CaO、SrO和BaO的量之和。


21.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃制品,其中所述玻璃制品的所述玻璃包含以下比例的氧化物:








SiO2
>80至<85mol%


Al2O3
>0.5至<3mol%


B2O3
>8至15mol%


R2O
>0至<5mol%


RO
0至<5mol%






其中R2O为碱金属氧化物Li2O、Na2O和K2O的量之和,并且RO为ZnO和碱土金属氧化物MgO、CaO、SrO和BaO的量之和。

【专利技术属性】
技术研发人员:范慧艳薛军明钱鹏翔M·瑶茨F·普仁斯
申请(专利权)人:肖特玻璃科技苏州有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1