一种石英常温键合方法技术

本发明专利技术提供一种石英常温键合方法，包括：S100，清洗石英片表面；S200，将两个石英片进行二氧化硅沉积，在石英片表面生成二氧化硅键合膜；S300，对二氧化硅键合膜进行化学机械研磨；S400，使用氢氟酸溶液清洗石英片；S500，使两个石英片的二氧化硅键合膜相互接触并通过键合机键合石英片。本方案能够在常温下高可靠性地实现石英和石英的键合。实现石英和石英的键合。实现石英和石英的键合。

【技术实现步骤摘要】
一种石英常温键合方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种石英常温键合方法。

技术介绍

[0002]石英由于其优异的热、力、光以及化学特性被广泛应用于微机电系统器件、光电器件以及微流控器件中。石英与石英的键合作为一种可靠的固体连接方式,受到了各个国家的广泛重视,并在航天、基础科研、强激光等诸多领域得到了广泛应用。
[0003]连接石英有多种方法，常见的有光胶方法、热键合法及真空键合法。光胶方法可靠性相对较差。热键合法需要对石英进行加热处理，操作复杂且成品率较低。真空键合法需要将石英放入真空环境进行键合，并且获得的键合强度较弱。由此可见传统键合方式限制了器件的应用范围，所以需要新的有效的键合方式。
[0004]申请公布号为CN113488381A的专利技术专利申请公开了石英与硅的直接键合方法，但在石英与石英的键合时采用石英与硅的直接键合方法会导致石英之间存在大量气泡，即石英片间存在大部分键合不成功的区域，使得石英间的键合效果较差，可见石英与硅的直接键合方法不能直接适用于石英与石英的键合。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种石英常温键合方法，能够在常温常压下高可靠性地实现石英和石英的键合。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]本专利技术实施例提供的石英常温键合方法，包括：
[0008]S100，清洗石英片表面；
[0009]S200，将两个所述石英片进行二氧化硅沉积，在所述石英片表面生成二氧化硅键合膜；
[0010]S300，对所述二氧化硅键合膜进行化学机械研磨；
[0011]S400，使用氢氟酸溶液清洗所述石英片；
[0012]S500，使两个所述石英片的所述二氧化硅键合膜相互接触并通过键合机键合所述石英片。
[0013]本专利技术至少能取得如下有益效果：在常温常压下完成石英片间的键合，无需高温条件和真空条件，可靠性高，由于本方案在常温常压条件下完成，可用于多种芯片制作。在石英片研磨后使用氢氟酸溶液对石英片进行清洗，提高石英片间的键合效果，使石英片间不存在未键合的区域或只存在小部分未键合区域。相对传统的光胶方法、热键合和真空键合法，本方案克服传统石英键合技术的缺陷，在常温常压下能够高可靠性地实现石英和石英的键合，不需要任何中间层物质进行辅助连接，也不会损害石英界面光学性能，且采用本方案键合的石英片在键合强度、温度冲击环境及水环境的适应性方面表现出显著优势。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述S200包括使用化学气相沉积法在所述石英片上沉
积所述二氧化硅，所述二氧化硅生成源为正硅酸乙酯。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述S200中生成的所述二氧化硅键合膜厚度为1微米
‑
3微米。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述S300包括如下子步骤：
[0017]S301将所述石英片置入研磨腔内对所述二氧化硅键合膜进行研磨；
[0018]S302将研磨后的所述石英片置入抛光腔中所述二氧化硅键合膜进行抛光；
[0019]S303将抛光后的所述石英片置入超声腔中进行超声波清洗；
[0020]S304将超声波清洗后的所述石英片置入清洗腔中进行清洗；
[0021]S305将清洗后的所述石英片置入所述甩干腔中进行甩干。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，经过所述S300处理后的所述二氧化硅键合膜厚度为5000埃
‑
15000埃。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，经过所述S300处理后的所述二氧化硅键合膜，轮廓算术平均偏差Ra小于1纳米，均方根粗糙度Rq小于1.5纳米。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述氢氟酸溶液的浓度为2％
‑
5％。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述S500包括：S501两个所述石英片首先依次进入等离子腔体，表面激活等离子体；S502所述石英片进入清洗腔体内部，进行表面亲水处理；S503对上方的所述石英片施加压力使两个所述石英片发生键合。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述S503中施加于所述石英片上的所述压力持续时间为2秒
‑
20秒。
[0027]根据本专利技术的一些实施例，所述石英常温键合方法还包括对所述键合片进行退火处理。
[0028]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0029]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0030]图1是根据本专利技术实施例石英常温键合方法的流程图；
[0031]图2是根据本专利技术实施例S300的流程图；
[0032]图3是根据本专利技术实施例S500的流程图；
[0033]图4是根据本专利技术实施例石英常温键合方法不包括S400石英键和效果示意图；
[0034]图5是根据本专利技术实施例石英常温键合方法石英键和效果示意图；
[0035]图6是根据本专利技术实施例石英常温键合方法的示意图；
[0036]图7是根据本专利技术实施例的对二氧化硅键合膜进行化学机械研磨后二氧化硅键合膜的表面粗糙度。
[0037]附图标记：
[0038]石英片1、二氧化硅键合膜2。
具体实施方式
[0039]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
[0040]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0041]本专利技术实施例提供的石英常温键合方法，包括：S100，清洗石英片1表面；S200，将两个石英片1进行二氧化硅沉积，在石英片1表面生成二氧化硅键合膜2；S300，对二氧化硅键合膜2进行化学机械研磨；S400，使用氢氟酸溶液清洗石英片1；S500，使两个石英片1的二氧化硅键合膜2相互接触并通过键合机键合石英片1。
[0042]本方案可以在在常温下完成石英片1间的键合，无需高温条件，可用于多种芯片制作。在石英片1研磨后使用氢氟酸溶液对石英片1进行清洗，能够改善石英片1间的键合效果，使石英片1间不存在未键合的区域或只存在小部分未键合区域。相对传统的光胶方法、热键合法和真空键合法，本方案克服传统石英键合技术的缺陷，在常温常压下能够高可靠性地实现石英和石英的键合，不需要任何中间层物质进行辅助连接，不会损害石英界面光学性能，采用本方案键合的石英片1在键合强度、温度冲击环境及水环境的适应性方面表现出显著优势。
[0043]如图1和图6所示，石英常温键本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石英常温键合方法，其特征在于，包括：S100、清洗石英片表面；S200、将两个所述石英片进行二氧化硅沉积，在所述石英片表面生成二氧化硅键合膜；S300、对所述二氧化硅键合膜进行化学机械研磨；S400、使用氢氟酸溶液清洗所述石英片；S500、使两个所述石英片的所述二氧化硅键合膜相互接触并通过键合机键合所述石英片。2.如权利要求1所述的石英常温键合方法，其特征在于，所述S200包括使用化学气相沉积法在所述石英片上沉积所述二氧化硅，所述二氧化硅生成源为正硅酸乙酯。3.如权利要求1所述的石英常温键合方法，其特征在于，所述S200中生成的所述二氧化硅键合膜厚度为1微米
‑
3微米。4.如权利要求1所述的石英常温键合方法，其特征在于，所述S300包括如下子步骤：S301、将所述石英片置入研磨腔内对所述二氧化硅键合膜进行研磨；S302、将研磨后的所述石英片置入抛光腔中所述二氧化硅键合膜进行抛光；S303、将抛光后的所述石英片置入超声腔中进行超声波清洗；S304、将超声波清洗后的所述石英片置入清洗腔中进行清洗；S305、将清洗后的所述石英片置入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳晶，陈涛，王宣欢，孙萱，方小磊，
申请(专利权)人：长春长光圆辰微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：