晶片清洗和热处理对硅片直接键合的影响

我们华林科纳研究使用直接连接法连接玻璃和硅酮基板，并在炉内进行了长时间低温热处理，以提高对此的连接强度。另外，查明了直接连接法中很重要的基材清洗工艺和表面粗糙度的效果。

本实验通过这两种清洗方法进行标识分为四个实验组，进行了清洗实验及室温接合， 以上工艺除热处理工艺外，通过最小化工序内部时间间隔，抑制清洗的基板表面暴露在大气中的灰尘等杂质粒子下。

在热处理过程中，将热处理温度和热处理时间设置为工艺变量，根据两个变量的变化，接合强度的变化，并由此得出最佳的接合环境。热处理温度分为各200、300、400、450 ℃，热处理油池时间分为6小时、28小时、50小时，在大气气氛的道路上进行。根据可见光下接头面的面积比判断了各样品的接头效果。

为了了解各种清洁方法下玻璃基板表面的变化，用自动力显微镜(AFM)对玻璃基板表面的粗糙度进行了分析，通过热处理连接的玻璃/硅晶片基板对的接合强度是用常用的剃须刀片插入法测量的，这是通过将剃刀片放在连接界面之间产生裂纹来求得连接力强度的方法，以下表达式显示了这些方法产生的裂缝的大小。因此，在玻璃和硅等异种材料连接中，两个基板的曲子因为繁华程度不同，所以无法绝对去。
在图中显示了玻璃基板和沙利康基板的清洁试验结果，仅SPM HEC或RCA 单独清洗不能冻结高粘合，至少有一个基板必须在SPM后进行RCA AFTER SPM(RCA)联动清洗，才能获得90 %以上的高粘合物。特别是，两个机关在SPM后实施RCA清洁音的情况下，可以获得95 %以上的极高的接合度。 下图示出了清洗后用接合前的AFM测量的表面粗糙度节果，确认了在点火时，最高接合的S4室试验组的清洗方法具有最小的表面粗糙度。

 

也就是说，SPM清洗是含有HSO1的强酸溶液，在去除有机物和金属不纯溶的同时，在器官表面形成残留物，BCA三井是NLOH包裹的强碱溶液，具有很强的清洗效果，同时产生腐蚀基板的作用，如果两个龙脉相互连接使用，则可以引起中和作用下残留物的外部消化和强腐蚀性的缓解效果，从而在灭门中获得最佳表面状态。

室温下直线点点的玻璃和硅器官对希望通过颤抖处理工艺提高尖锐强度，这是将表面之间的氢键重组为强键——共价键的过程，硅胶器官之间的电聚合是同种材料的结合，所以为了严格最佳的粘合强度，加热1000 ℃以上，玻璃和硅酮器官的情况是双重开关之间的接合，彼此的品德差异对软处理效果有很大影响。由于可燃盐温度高，乙水墨界面反应异常剧烈，连接强度增加，但如果达到450 ℃以上，大多数棋局都没有分离，但无法测量连接强度。这是想在室温下用氢键点缀的热处理본实施的话，将重组为共价键，中家桂圆连接强度将受到热腾仓圣点差异引起的黏合蟹面应力的影响，特别是比起点合强度的增加。

 

上图显示了器官对在300 ℃和400 ℃的热处理条件下保持6小时、28小时和50小时时的粘合强度变化，图中最初随着热处理时间的增加，接合强度也增加了，热处理了28小时，形成了最大的聚合强度酸，如果热处理了一段时间，则可以看到接合强度明显下降。从这些结果可以推测，减少现象是根据热处理时间的过多而形成的器官界面内的结合分离作用。

玻璃衬底和硅衬底之间的衬底观察到清洗方法和热处理条件的变化，在清洁方法中，当在SPM清洁之后进行RCA清洁时，显示了最佳结合，这可以推断出，因为当根据清洁方法观察玻璃基板表面粗糙度的变化时，SPM清洁时残留的酸性离子材料可以被RCA清洁中和并除去，还因为SPM清洁残留物可以减轻RCA清洁所表现出的强腐蚀性，在热处理温度下，证实了由于在450℃或更高温度下热膨胀系数的差异而产生的应力大于界面结合力，在热处理时间中，证实了Na离子从玻璃衬底到硅衬底的扩散随着油保持时间的增加而增加。因此，通过该实验显示的硅衬底和玻璃衬底之间的异质结对热处理过程中的化学反应和Na离子扩散反应非常敏感，不同于现有硅衬底之间的同质键合。