CN104860262A - 一种voa硅片手工键合的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种VOA硅片手工键合的方法，其特征在于包括以下步骤：101、将硅片放入石英管中，在900~1200摄氏度状态下通以氧气或水汽进入石英管，在硅片表面发生反应，生成二氧化硅层，厚度在几十埃到几千埃之间；102、将处理后的硅片放入硫酸与双氧水的混合溶液中，其中硫酸与双氧水的混合比例大于3比1，然后加热到100-150度，持续时间为1-10分钟，用来去除表面残留的有机物；103、将硅片放入去离子水中反复冲洗2次以上，来去除表面可能残留的酸液；104、在热氮气氛围下，用甩干机对硅片进行甩干处理。本发明在简单设备条件下为热氧化硅片手工键合实现提供了可能，降低了VOA工艺实现难度。

Description

一种VOA硅片手工键合的方法

技术领域

本发明涉及光通讯芯片的制造领域，尤其是通过简单的设备的一种VOA硅片手工键合的方法。

背景技术

光衰减器（VOA）在光通信中具有广泛的应用，光衰减器是用于对光功率进行衰减的器件，它主要用于光纤系统的指标测量、短距离通信系统的信号衰减以及系统试验等场合，主要功能是用来减低或控制光信号。光衰减器要求重量轻、体积小、精度高、稳定性好、使用方便等。光网络的最基本特性应该是可调节，这一特性便是的VOA成为不可或缺的关键器件。而目前VOA的制作工艺对设备条件以及工艺要求的相对严格，主要包括以下几种：

1、共熔键合。金硅共熔键合常用于微电子器件的封装中，用金硅焊料将管芯烧结在管座上。金硅焊料是金硅二相系（硅含量为19at.%），熔点为363°C，要比纯金或纯硅的熔点低。在工艺上使用时，它一般被用作中间过渡层，置于欲键合的两片之间，将它们加热到稍高于金硅共熔点的温度。在这种温度下，金硅混合物将从与其键合的硅片中夺取硅原子以达到硅在金硅二相系中的饱和状态，冷却以后就形成了良好的键合。利用这种技术可以实现硅片之间的键合。然而，金在硅中是复合中心，能使硅中的少数载流子寿命大大降低。许多微机械加工是在低温下处理的，一般硅溶解在流动的金中，而金不会渗入到硅中，硅片中不会有金掺杂。这种硅-硅键合在退火以后，由于热不匹配会带来应力，在键合中要控制好温度。

2、静电键合。静电键合又称场助键合或阳极键合。静电键合技术是Wallis和Pomerantz于1969年提出的。静电键合把将要键合的硅片接电源正极，玻璃接负极，电压500~1000V。将玻璃-硅片加热到300~500°C。在电压作用时，玻璃中的Na将向负极方向漂移，在紧邻硅片的玻璃表面形成耗尽层，耗尽层宽度约为几微米。耗尽层带有负电荷，硅片带正电荷，硅片和玻璃之间存在较大的静电引力，使二者紧密接触。这样外加电压就主要加在耗尽层上。通过电路中电流的变化情况可以反映出静电键合的过程。

3、焊烧键合。压力传感器芯片与基座的封接质量是影响传感器性能的重要因素。当前，静电封接是国内外比较流行的一种工艺，它具有封接强度高、重复性好、气密性高等优点。但是该方法工艺复杂，条件要求严格，生产效率低、成本高。有时还会出现一些反常现象（开裂、自动脱落等）。

在条件有限的情况下，我们需要采用一种更为简单有效的方法来完成VOA工艺中的热氧化硅片键合方法。

发明内容

本发明的目的就是为了设备条件有限的情况下，提供的一种热氧化硅片的手工键合方法。

一种VOA硅片手工键合的方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、将硅片放入石英管中，在900~1200摄氏度状态下通以氧气或水汽进入石英管，在硅片表面发生反应，生成二氧化硅层，厚度在几十埃到几千埃之间；

102、将处理后的硅片放入硫酸与双氧水的混合溶液中，其中硫酸与双氧水的混合比例大于3比1，然后加热到100-150度，持续时间为1-10分钟，用来去除表面残留的有机物；

103、将硅片放入去离子水中反复冲洗2次以上，来去除表面可能残留的酸液；

104、在热氮气氛围下，用甩干机对硅片进行甩干处理；

105、用真空吸笔吸住硅片背面，夹持硅片将两片硅片轻轻面对面贴合在一起，同时要保证平边对齐；

106、硅片贴合后，在硅片中心用塑料棒或者取片夹稍微施加30-50牛顿的力，从而使得硅片键合从中心向四周扩散，持续1-3分钟，然后静置1-4小时，保证键合的有效性；如键合未成功，重新执行步骤105；

107、将硅片平放在石英板上面，平放入退火炉当中，同时通入氧气，温度1000-1200摄氏度，持续1-2小时；

108、取出硅片，通过红外透射（IR）图像检测键合空洞，空洞对键合成功存在很大影响，空洞面积小于15%的硅片为键合良好的硅片，否则为不合格硅片。

与现有技术相比，本发明的效果是积极明显的。本发明在简单设备条件下为热氧化硅片手工键合实现提供了可能，降低了VOA工艺实现难度。对VOA产品的开发有着积极的作用。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

实施例1

101、将硅片放入石英管中，在1000摄氏度状态下通以氧气进入石英管，在硅片表面发生反应，生成二氧化硅层，厚度在100埃；

102、将处理后的硅片放入硫酸与双氧水的混合溶液中，其中硫酸与双氧水的混合比例为体积比为4比1，然后加热到120摄氏度，持续时间为5分钟，用来去除表面残留的有机物；

103、将硅片放入去离子水中反复冲洗3次，来去除表面可能残留的酸液；

104、在热氮气氛围下，用甩干机对硅片进行行甩干处理；

105、用真空吸笔吸住硅片背面，夹持硅片将两片硅片轻轻面对面贴合在一起，同时要保证平边对齐；

106、硅片贴合后，在硅片中心用塑料棒或者取片夹稍微施加30牛顿的力，从而使得硅片键合从中心向四周扩散，持续3分钟，然后静置1小时，保证键合的有效性；

107、将硅片平放在石英板上面，平放入退火炉当中，同时通入氧气，温度1000摄氏度，持续2小时

108、对键合的硅片进行红外透射图像空洞检测，空洞面积小于15%，产品合格。

实施例2

101、将硅片放入石英管中，在1100摄氏度状态下通以氧气进入石英管，在硅片表面发生反应，生成二氧化硅层，厚度在500埃；

102、将处理后的硅片放入硫酸与双氧水的混合溶液中，其中硫酸与双氧水的混合比例为体积比为5比1，然后加热到150摄氏度，持续时间为10分钟，用来去除表面残留的有机物；

103、将硅片放入去离子水中反复冲洗4次，来去除表面可能残留的酸液；

104、在热氮气氛围下，用甩干机对硅片进行行甩干处理；

105、用真空吸笔吸住硅片背面，夹持硅片将两片硅片轻轻面对面贴合在一起，同时要保证平边对齐；

106、硅片贴合后，在硅片中心用塑料棒或者取片夹稍微施加50牛顿的力，从而使得硅片键合从中心向四周扩散，持续2分钟，然后静置3小时，保证键合的有效性；

107、将硅片平放在石英板上面，平放入退火炉当中，同时通入氧气，温度1100摄氏度，持续1.5小时

108、对键合的硅片进行红外透射图像空洞检测，空洞面积小于15%，产品合格。

本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种VOA硅片手工键合的方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、将硅片放入石英管中，在900~1200摄氏度状态下通以氧气或水汽进入石英管，在硅片表面发生反应，生成二氧化硅层，厚度在几十埃到几千埃之间；

102、将处理后的硅片放入硫酸与双氧水的混合溶液中，其中硫酸与双氧水的混合比例大于3比1，然后加热到100-150度，持续时间为1-10分钟，用来去除表面残留的有机物；

103、将硅片放入去离子水中反复冲洗2次以上，来去除表面可能残留的酸液；

104、在热氮气氛围下，用甩干机对硅片进行甩干处理；

105、用真空吸笔吸住硅片背面，夹持硅片将两片硅片轻轻面对面贴合在一起，同时要保证平边对齐；

106、硅片贴合后，在硅片中心用塑料棒或者取片夹稍微施加30-50牛顿的力，从而使得硅片键合从中心向四周扩散，持续1-3分钟，然后静置1-4小时，保证键合的有效性；如键合未成功，重新执行步骤105；

107、将硅片平放在石英板上面，平放入退火炉当中，同时通入氧气，温度1000-1200摄氏度，持续1-2小时；

108、取出硅片，通过红外透射（IR）图像检测键合空洞，空洞对键合成功存在很大影响，空洞面积小于15%的硅片为键合良好的硅片，否则为不合格硅片。