[发明专利]在图案化晶片上的可控结合波

说明书

技术领域

本公开涉及硅衬底加工。

背景技术

微机电系统(MEMS)典型地具有使用常规半导体加工技术在半导体衬底中形成的机械结构体。MEMS可以包括单一结构体或多个结构体。MEMS的机电方面在于，电信号启动每一个结构体或通过MEMS中的每一个结构体的致动而产生。

各种加工技术用于形成MEMS。这些加工技术可以包括层形成，如沉积和结合(bonding)，以及层改造，如激光烧蚀、蚀刻、冲压和切割。所用的技术是基于要在主体(body)中形成的所需的路径、凹部和孔的几何形状以及主体的材料而选择的。

MEMS的一个实施方案包括其中形成有室的主体，和在主体的外表面上形成的压电致动器。压电致动器包括压电材料如陶瓷的层和在压电材料的相对侧的导电元件，如电极。压电致动器的电极可以在压电材料上施加电压以使其变形，或者压电材料的变形可以在电极之间产生电压差。

一种具有压电致动器的MEMS是微流体喷射装置。致动器可以包括压电材料，其可以由电极致动，从而使压电材料变形。这种变形的致动器对室增压，从而使室内的流体离开，例如通过喷嘴离开。结构部件，包括致动器、室和喷嘴，可能影响流体喷射的量。在具有多个结构体的MEMS中，在整个MEMS上形成每一个结构体的一致大小的部件可以改善MEMS的性能的一致性，如喷射的流体量的一致性。形成具有几微米尺寸的一致性的结构体可能具有挑战性。

发明内容

总的来说，在一个方面中，结合两个衬底的方法包括：在第一衬底和第二衬底之间放置分隔件；分隔件在第一衬底和第二衬底之间的情况下，对第一衬底施加压力，以引发第一衬底和第二衬底之间的结合波(bondwave)；和通过平移所述分隔件使其远离第一衬底或第二衬底的中心，控制结合波的移动。

该实施方案和其它实施方案可以任选地包括一个或多个下列特征。该方法还可以包括：当结合波在第一衬底和第二衬底之间移动时，监控所述结合波。该方法还可以包括：在平移分隔件之后，从第一衬底和第二衬底之间移除分隔件。分隔件可以包括锥形部和非锥形部，并且移除分隔件可以包括：移除在非锥形部后面的锥形部。该方法还可以包括确定结合波的停止点，并且控制结合波的移动可以在已经确定停止点之后开始。

分隔件的平移速率可以低于最高速率，超过最高速率，则孔隙和气泡可能被捕获在第一和第二衬底之间。分隔件可以以在约50mm/s至70mm/s之间的速率平移。可以施加在约0.5psi至5psi之间，如约1psi的压力。

第一衬底或第二衬底可以包括图案化区域，该图案化区域包括至少一个管芯(die)。该方法还可以包括：将具有图案化区域的衬底定位，使得至少一个管芯的长度沿着与沿着分隔件的长度延伸的轴的角度小于30°的轴定位。该角度可以是约17°。

将分隔件放置在第一衬底和第二衬底之间可以使得在第一衬底和第二衬底之间的至少一个点具有约0.5mm至5mm的间隙。该间隙可以是约1mm。

可以大致沿着第一衬底或第二衬底的径向轴放置分隔件，并且分隔件可以沿着径向轴延伸小于第一衬底或第二衬底径向距离的量。分隔件可以沿着径向轴延伸约0.5mm至50mm。分隔件可以沿着径向轴延伸约3mm。

可以使用手动机构来施加压力。可以用来自自动化气缸或空气瓶的空气来施加压力。所述的结合还可以通过使压力机构在第一衬底或第二衬底的表面上滑动而引发。压力机构可以包含柔性材料(compliant material)。柔性材料可以是橡胶。压力可以在第一或第二衬底上的单个压力点施加。

分隔件可以是第一和第二衬底之间的唯一分隔件。

通常，在一个方面中，用于结合两个衬底的设备包括：被构造成固定第一衬底的衬底固定部件；被构造用于分开第一衬底和第二衬底的分隔件；压力诱导器(inducer)，其被构造成对第一或第二衬底施加压力，并且引发第一衬底和第二衬底之间的结合波；监控装置，其被构造成产生在第一和第二衬底之间的结合波的图像；和连接至分隔件的机构，该机构被构造成平移分隔件使其远离第一或第二衬底的中心，以控制结合波的移动。