采用Sn中介层的覆Al薄膜硅片键合技术研究

北京大学学报（自然科学版）

采用Sn中介层的覆Al薄膜硅片键合技术研究

朱智源¹,于民¹,胡安琪¹,王少南¹,缪?^1,2,陈兢¹,金玉丰¹

1. 北京大学微米/纳米加工技术国家级重点实验室, 北京 100871; 2. 北京信息科技大学信息微系统研究所, 北京 100101;

收稿日期:2013-04-05 出版日期:2014-07-20 发布日期:2014-07-20

Investigations of Aluminum-Coated Silicon Wafer Bonding Using Tin as Intermediate Layer

ZHU Zhiyuan¹, YU Min¹, HU Anqi¹, WANG Shaonan¹, MIAO Min^1,2, Chen Jing¹, JIN Yufeng¹

1. National Key Laboratory of Nano/Micro Fabrication Technology, Peking University, Beijing, 100871; 2. Institute of Information Microsystem, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100101;

Received:2013-04-05 Online:2014-07-20 Published:2014-07-20

摘要/Abstract

摘要： 研究采用Sn作为中间层键合覆盖Al薄膜的硅片。相对于Al-Al直接热压键合, 该系统能提供低温、低压、快速的圆片级键合方案。采用直径为100 mm硅片, 溅射一层500 nm厚度的Al层后, 在N₂气氛下进行450°C, 30分钟退火, 采用Ar等离子体清洗后, 溅射一层500 nm厚度的Sn层。将硅片金属面紧贴在一起放入键合机中键合, 在真空中进行。键合时间为3分钟条件下, 得到平均剪切强度为9.9 MPa, 随着键合时间增加, 剪切强度显著降低。

关键词: 圆片级键合, 低温, 低压, 剪切强度

Abstract: A method using tin as intermediate layer to bond aluminum-coated silicon wafers is researched. Compared with Al-Al direct thermo-compression bonding method, it provides a low temperature, low pressure and rapid wafer-bonding solution. The authors use 4-inch (100 mm) silicon wafers for the bonding experiment. A 500 nm-thick Al layer is sputtered onto the wafers. The wafers are then annealed in N₂ ambient at 450°C for 30 minutes. Next, in situ Ar plasma sputter cleaning is performed followed by a 500 nm-thick tin layer deposition onto the aluminum layer. After that, the wafer pairs are loaded into a vacuum bonder. Average shear strength of 9.9 MPa is achieved after bonding for 3 minutes. With the increase of bonding time, the shear strength decreases significantly.

Key words: wafer-level bonding, low temperature, low pressure, shear strength

中图分类号:

TN305

朱智源,于民,胡安琪,王少南,缪?,陈兢,金玉丰. 采用Sn中介层的覆Al薄膜硅片键合技术研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）.

ZHU Zhiyuan,YU Min,HU Anqi,WANG Shaonan,MIAO Min,Chen Jing,JIN Yufeng. Investigations of Aluminum-Coated Silicon Wafer Bonding Using Tin as Intermediate Layer[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis.

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