Al-Ge共晶鍵合預處理方法及鍵合方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種Al-Ge共晶鍵合預處理方法及鍵合方法。
【背景技術】
[0002]MEMS技術最近幾年發(fā)展迅速，產品應用到了國民生活的方方面面。智能社會的建立和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展普及離不開MEMS的技術發(fā)展和產品開發(fā)?，F(xiàn)在MEMS的產品尺寸有越來越小的趨勢，功耗要求也越來越高。WLCSP作為一項新興技術在MEMS器件集成度越來越高的前提下可以減小產品尺寸，降低功耗和成本。
[0003]Al-Ge作為與普通半導體兼容的材料擁有較低的共融溫度，滿足IC晶圓的熱平衡要求。Al-Ge共晶鍵合后，擁有很好的電連接性能及氣密性，完全可以滿足MEMS和IC器件對電連接的要求及封閉腔體真空度的要求。但是，Al和Ge的表面都非常易于氧化，在鍵合時需要引入還原性氣體(如H2)以還原氧化層，還原性氣體的加入會增加成本，還會有安全方面的隱患。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供Al-Ge共晶鍵合預處理方法及鍵合方法，它沒有采用還原性氣體去除鋁及鍺表面的氧化層，而是采用化學性質不活潑的氣體排除空氣，防止鋁及鍺氧化，降低鍵合成本，提高鍵合安全性。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種Al-Ge共晶鍵合預處理方法，包括如下步驟:提供一表面具有鍺頂層的第一襯底及一表面具有鋁頂層的第二襯底；充入化學性質不活潑的氣體，排除空氣，防止所述鍺頂層及鋁頂層被氧化。
[0006]本發(fā)明還提供一種鍵合方法，包括如下步驟:提供一表面具有鍺頂層的第一襯底及一表面具有鋁頂層的第二襯底；充入化學性質不活潑的氣體，排除空氣，防止所述鍺頂層及鋁頂層被氧化；以所述鍺頂層及所述鋁頂層為中間層對所述第一襯底及第二襯底進行鍵入口 ο
[0007]在所述鍵合步驟之前，進一步包括一以所述鍺頂層及所述鋁頂層為中間層對所述第一襯底及第二襯底進行預鍵合的步驟:對鍵合腔體抽真空至預設值，并加熱所述第一襯底及第二襯底至預鍵合溫度；將所述第一襯底的鍺頂層與所述第二襯底的鋁頂層貼合，并施加預鍵合壓力，保持一定時間。
[0008]所述預鍵合溫度為380~400攝氏度，所述預鍵合壓力為5000~40000牛頓，所述預鍵合時間為:Γ15分鐘。
[0009]在所述鍵合步驟之前，在充入化學性質不活潑的氣體之前，進一步包括一將所述鍺頂層與所述鋁頂層對準的步驟。在對準步驟中，所述第一襯底與所述第二襯底互不接觸。
[0010]在所述鍵合步驟之后，進一步包括一降壓降溫步驟:撤銷鍵合壓力；充入化學性質不活潑的氣體；冷卻至室溫。
[0011]所述鍵合步驟的鍵合溫度為420~450攝氏度，鍵合壓力為20000~50000牛頓，鍵合時間為5~30分鐘。
[0012]所述鍺頂層厚度為0.35~1微米，所述鋁頂層的厚度為0.5?I微米，所述鋁頂層的厚度大于所述鍺頂層的厚度。
[0013]所述鍺頂層及所述鋁頂層為圖形化的鍺頂層及鋁頂層，所述鍺頂層的圖形的尺寸為10 ~100微米，所述鋁頂層的圖形的尺寸為10 ~100微米，所述鋁頂層的圖形的尺寸大于所述鍺頂層的圖形的尺寸。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于，沒有采用還原性氣體去除鋁及鍺表面的氧化層，而是采用化學性質不活潑的氣體排除空氣，防止鋁及鍺氧化。在預鍵合及鍵合過程中只存在化學性質不活潑的氣體(如N2或者惰性氣體)，無需還原性氣體(通常是H2)的引入，簡化工藝，降低成本，提高工藝操作安全性。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明Al-Ge共晶鍵合的預處理方法的步驟示意圖；
圖2所示為本發(fā)明鍵合方法的步驟示意圖；
圖3A~圖3D為本發(fā)明Al-Ge共晶鍵合的方法的工藝流程圖；
圖4為預鍵合步驟示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明提供的Al-Ge共晶鍵合預處理的方法及鍵合方法的【具體實施方式】做詳細說明。
[0017]參見圖1，本發(fā)明Al-Ge共晶鍵合預處理方法包括如下步驟:
步驟S10，提供一表面具有鍺頂層的第一襯底及一表面具有鋁頂層的第二襯底。
[0018]所述第一襯底及第二襯底可以為硅襯底。為了使附圖能更清楚地顯示本發(fā)明，鍺頂層及鋁頂層的尺寸在附圖中被夸大。在本【具體實施方式】中，所述鍺頂層及鋁頂層通過金屬沉積的方式形成。且所述鍺頂層及鋁頂層進行圖形化處理，形成圖形化的鍺頂層及圖形化的鋁頂層。所述鍺頂層的厚度為0.35~1微米，所述鋁頂層的厚度為0.5?2微米。優(yōu)選地，所述鋁頂層的厚度大于所述鍺頂層的厚度。所述鍺頂層的圖形的尺寸為10~100微米，所述鋁頂層的圖形的尺寸為10 ~100微米。優(yōu)選地，所述鋁頂層的圖形的尺寸大于所述鍺頂層的圖形的尺寸。所述鋁頂層的圖形的尺寸和所述鍺頂層的圖形的尺寸指的是鍵合表面的最短邊的邊長。優(yōu)選地，所述鍺頂層的圖形的寬度及所述鋁頂層的圖形的寬度均大于15微米。
[0019]步驟S11、充入化學性質不活潑的氣體，排除空氣，防止所述鍺頂層及鋁頂層被氧化。
[0020]在現(xiàn)有技術中，通過通入還原性氣體來將鍺頂層表面及鋁頂層表面的氧化層還原。而在本步驟中，則是通過充入化學性質不活潑的氣體來保護鍺頂層表面及鋁頂層表面，防止其被氧化。本發(fā)明沒有引入還原性氣體，簡化工藝，降低成本，提高工藝操作安全性。所述化學性質不活潑的氣體包括氮氣及惰性氣體。
[0021]參見圖2，本發(fā)明鍵合方法包括如下步驟:步驟S20，提供一表面具有鍺頂層的第一襯底及一表面具有鋁頂層的第二襯底；步驟S21，將所述鍺頂層與所述鋁頂層對準；步驟S22，充入化學性質不活潑的氣體，排除空氣，防止所述鍺頂層及鋁頂層被氧化；步驟S23，以所述鍺頂層及所述鋁頂層為中間層對所述第一襯底及第二襯底進行預鍵合；步驟S24，以所述鍺頂層及所述鋁頂層為中間層對所述第一襯底及第二襯底進行鍵合。
[0022]圖3A~圖3D為本發(fā)明鍵合方法的工藝流程圖。
[0023]參見圖3A及步驟S20，提供一表面具有鍺頂層301的第一襯底300及一表面具有鋁頂層311的第二襯底310。所述第一襯底300及第二襯底310可以為硅襯底。為了使附圖能更清楚地顯示本發(fā)明，鍺頂層301及鋁頂層311的尺寸在附圖中被夸大。在本【具體實施方式】中，所述鍺頂層301及鋁頂層311通過金屬沉積的方式形成。所述鍺頂層301的厚度為0.35~1微米，所述鋁頂層311的厚度為0.5?2微米。