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亲水处理的机理

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:691

从键合工艺与键合机理看出,室温下硅片的贴合对整个键合过程都有重要作用。硅-硅直接键合的预键合工艺是依靠两个硅片的短程作用力(如h键)把两个硅片拉在一起,然后经过高温退伙过程使界面发生物理化学反应,形成键合强度很大的共价键。因此,预键合前,对硅片进行处理,使表面吸附-oh团,对键合十分有益。预键合前,在垂直于硅片表面方向,硅材料的三维晶格结构周期性被破坏,电子势力不存在平移对称性。处在晶体内部的原子受到最邻近的次邻近的原子对称力场的作用处于平衡态,处在表面的原子由于非对称力场中存在指向空间的剩余结合力,形成表面悬挂键。为了使硅片的表面自由能最小,表面原子发生重新排列并吸附其它外来原子。亲水处理是硅-硅直接键合技术中的一项关键工艺,直接决定着预键合的成功与否。目前,已经提出了几种表面处理方法[17~19],并且已经形成了一些固定的配比。键合实践证明,用表面处理过的硅片进行键合要比原始硅片容易的多。这是由于处理过的硅片表面-oh团的密度增加,例如,用等离子体处理过后,硅表面的-oh团的密度增加了6倍。

硅片表面根据亲水和不亲水的情况可以分为亲水表面和疏水表面。当硅片经清洗和活化处理后表面不沾水分子时称为疏水处理。反之,当清洗和活化处理后表面吸附水分子时称为亲水处理。

从键合工艺与键合机理看出,室温下硅片的贴合对整个键合过程都有重要作用。硅-硅直接键合的预键合工艺是依靠两个硅片的短程作用力(如h键)把两个硅片拉在一起,然后经过高温退伙过程使界面发生物理化学反应,形成键合强度很大的共价键。因此,预键合前,对硅片进行处理,使表面吸附-oh团,对键合十分有益。预键合前,在垂直于硅片表面方向,硅材料的三维晶格结构周期性被破坏,电子势力不存在平移对称性。处在晶体内部的原子受到最邻近的次邻近的原子对称力场的作用处于平衡态,处在表面的原子由于非对称力场中存在指向空间的剩余结合力,形成表面悬挂键。为了使硅片的表面自由能最小,表面原子发生重新排列并吸附其它外来原子。亲水处理是硅-硅直接键合技术中的一项关键工艺,直接决定着预键合的成功与否。目前,已经提出了几种表面处理方法[17~19],并且已经形成了一些固定的配比。键合实践证明,用表面处理过的硅片进行键合要比原始硅片容易的多。这是由于处理过的硅片表面-oh团的密度增加,例如,用等离子体处理过后,硅表面的-oh团的密度增加了6倍。

硅片表面根据亲水和不亲水的情况可以分为亲水表面和疏水表面。当硅片经清洗和活化处理后表面不沾水分子时称为疏水处理。反之,当清洗和活化处理后表面吸附水分子时称为亲水处理。

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