基于金刚石间接拉伸结构的金刚石/块铜衬底扩散键合工艺及结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于金刚石间接拉伸结构的金刚石/块铜衬底扩散键合工艺及结构。该结构主要包括长方体块铜衬底，用于固定金刚石薄膜的立体的、阵列式排列的几何图形，“十字架”形状的金刚石薄膜。扩散键合的工艺包括对块铜衬底进行机械抛光处理，等离子体清洗，表面溅射合金焊料，在真空环境下，对金刚石薄膜与块铜衬底施加温度和压力，实现二者的扩散键合，通过位移/力/热/电等方式使块铜衬底张开带动金刚石薄膜拉伸，间接使其产生应变。本发明专利技术可以实现合金焊料层的厚度均匀，可控，提高扩散键合的剪切强度和键合面积，提高扩散键合的可靠性，通过调整几何图形结构适应待拉伸薄膜，在实现金刚石薄膜高效间接拉伸的同时提高了其通用性。了其通用性。了其通用性。

【技术实现步骤摘要】
基于金刚石间接拉伸结构的金刚石/块铜衬底扩散键合工艺及结构


[0001]本专利技术涉及金刚石复合材料及扩散键合工艺领域，具体涉及一种基于金刚石间接拉伸结构的金刚石/块铜衬底扩散键合工艺及结构。

技术介绍

[0002]基于金刚石间接拉伸结构的金刚石/块铜衬底扩散键合是一种热压键合。首先在需要键合的晶圆和块体上旋涂金、铜或铝等扩散率较高的金属材料，然后加热加压将待键合的块铜和金刚石薄膜键合在一起。扩散是金属原子相互混合的结果，具有极高的键合强度，并且可实现气密性封装。
[0003]目前在金刚石复合材料领域，在金刚石与金属复合材料制备过程中，为提高金刚石与金属之间的结合强度，往往在金刚石与金属之间引入硼及其化合物层，但在需要键合的块体上铺设金属材料时，采用旋涂的传统方法会造成焊料层厚度不均匀且焊料层整体会变得较厚，对整体键合不利，因此需要对焊料层厚度进行控制。
[0004]另外，传统湿法工艺清洗键合面会带来有机颗粒粘污，对键合界面的平整性造成不平，影响扩散键合的效果。同时在金刚石薄膜拉伸的问题上，传统方法不能批量实现金刚石薄膜的拉伸，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金刚石间接拉伸结构的金刚石/块铜衬底扩散键合工艺，其特征在于：包含如下步骤：S0：采用湿法刻蚀的方法在块铜衬底表面得到立体的、阵列式排列的几何图形；S1：对块铜衬底表面进行机械研磨抛光处理，并用等离子体清洗待键合部件键合面；S2：在需要键合的部件键合面上溅射合金焊料；S3：将两需要键合的部件封装于真空环境中，并使两键合层贴合；S4：向置于真空环境中的两待键合部件同时施加温度和压力，在温度和压力的作用下实现两部件的扩散键合；S5：键合成功后，通过位移/力/热/电等方式使块铜衬底张开带动金刚石薄膜拉伸，从而使金刚石薄膜产生应变。2.根据权利要求1所述的基于金刚石间接拉伸结构的金刚石/块铜衬底扩散键合工艺，其特征在于：所述步骤S1中，对块铜衬底表面进行机械研磨抛光处理，使之表面平整度低于800nm，粗糙度为100～500nm，以满足溅射要求；随后，采用等离子体清洗去除块铜表面杂质；所述步骤S2中，在块铜衬底表面溅射合金焊料，并将金刚石薄膜覆盖于合金焊料上；所述步骤S3中，在真空环境下，对贴合的块铜衬底和金刚石薄膜进行施加10～30MPa的压力，并在800～900℃的温度下实现扩散键合。3.根据权利要求2所述的基于金刚石间接拉伸结构的金刚石/块铜衬底扩散键合工艺，其特征在于：所述键合时的工作温度为800～900℃，施加键合压力为10～30MPa；所用合金焊料为TiW、SiO2、纳米银或纳米铜中的任一种；对键合面进行机械研磨抛光处理，使之表面平整度低于800nm，粗糙度为100～500nm，同时采用等离子体清洗去除表面杂质。4.根据权利要求3所述的基于金刚石间接拉伸结构的金刚石/块铜衬底扩散键合工艺，其特征在于：所述步骤S2中合金焊料的厚度可控，包括如下步骤：S2.1)对块铜衬底表面溅射合金焊料#1，之后再溅射合金焊料#2，所述块铜衬底即包括块铜和块铜衬底表面的合金焊料层；S2.2)将所述表面溅射有合金焊料的块铜衬底进行高温处理使得所述合金焊料#2出现微裂纹或微损伤，以便于后续进脱落处理；S2.3)将经步骤S2.2)高温处理的所述溅射有合金焊料的块铜衬底进行脱落处理，使得合金焊料#2脱落，合金焊料#1保留，并用等离子体清洗去除表面杂质，提高立体结构的金属键合面的洁净度，制得表面合金焊料厚度减薄的块铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，张贺辉，郭宇铮，王诗兆，孙亚萌，吴改，沈威，汪启军，马坤，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：