[发明专利]一种提高金-金热压键合强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高金-金热压键合强度的方法。

背景技术

目前对硅微机械的研究还主要是基于硅材料。对于硅微机械中的机械加工，有两种技术使用最为广泛,即表面微机械加工技术和体硅微机械加工技术。表面微机械加工技术主要是结构层及牺牲层的制备和腐蚀。由于表面微机械加工技术与IC平面工艺兼容性好，因此它得到了广泛地应用。但是，这种工艺加工的机械部件的纵向尺寸往往受到限制(2～5μm)。体硅加工技术主要是湿法腐蚀和干法腐蚀。它加工的机械部件各方向尺寸几乎没有限制，给系统设计者极大的灵活性，是真正意义上的三维技术。但体硅加工技术与IC工艺兼容性不太好。唯有硅片键合技术才能有效地克服此问题。键合是指通过化学和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃或其它材料紧密地结合起来的方法。硅片键合虽然不是微机械加工的直接手段，却在微机械加工中有着重要地位。它往往与其他手段结合使用，既可对微结构进行支撑和保护，又可实现机械结构之间或机械结构与电路之间的电学连接。目前，硅片键合技术主要有硅/玻璃阳极键合法、硅/硅直接键合法、金-金热压键合和玻璃焊料烧结法等。

发明内容

本发明是要解决现有硅微机械传感器利用高温高压进行金-金热压键合，在器件键合面积及键合设备提供压力一定情况下因为作用在键合面上的压力过小无法实现键合的问题，而提供一种提高金-金热压键合强度的方法。

本发明一种提高金-金热压键合强度的方法是按以下步骤进行：

一、加工上电极：对硅微机械传感器的上电极的上表面和下表面进行第一次热氧化处理，然后按照所需形状对一次氧化后的上电极的上表面和下表面进行第一次刻蚀，刻蚀后去除SiO₂层，再对一次刻蚀后的上电极的上表面和下表面进行第二次热氧化处理，然后按照所需形状对二次氧化后的上电极的上表面和下表面进行第二次刻蚀，刻蚀后去除SiO₂层，再对二次刻蚀后的上电极的上表面和下表面进行第三次热氧化处理，然后按照所需形状对三次氧化后的上电极的上表面和下表面进行第三次刻蚀，得到上表面和下表面分别带有厚度为1.5μm的氧化层的三次刻蚀后的上电极，然后在上电极的下表面上厚度为1.5μm的氧化层的表面再溅射或蒸发一层厚度为0.6μm的金膜，然后按照所需图案在厚度为0.6μm的金膜上进行一次光刻，得到下表面带有设计图形层的上电极，再按照所需图案对下表面带有设计图形层的上电极进行二次光刻，最后在二次光刻后的上电极的下表面电镀一层厚度为0.2μm～0.3μm的二次光刻金属层，得到加工后的上电极；所述二次光刻采用的刻版为反版；所述二次光刻金属层面积与一次光刻的设计图形层的面积的比为1:(3～8)；

二、加工下电极：对硅微机械传感器的下电极的上表面和下表面进行第一次热氧化处理，然后按照所需形状对一次氧化后的下电极的上表面和下表面进行第一次刻蚀，刻蚀后去除SiO₂层，再对一次刻蚀后的下电极的上表面和下表面进行第二次热氧化处理，然后按照所需形状对二次氧化后的下电极的上表面和下表面进行第二次刻蚀，刻蚀后去除SiO₂层，再对二次刻蚀后的下电极的上表面和下表面进行第三次热氧化处理，然后按照所需形状对三次氧化后的下电极的上表面和下表面进行第三次刻蚀，得到上表面和下表面分别带有厚度为1.5μm的氧化层的三次刻蚀后的下电极，然后在下电极的上表面上厚度为1.5μm的氧化层的表面再溅射或蒸发一层厚度为0.6μm的金膜，然后按照所需图案在厚度为0.6μm的金膜上进行一次光刻，得到上表面带有对称图形层的下电极，再按照所需图案对上表面带有对称图形层的下电极进行二次光刻，最后在二次光刻后的下电极的上表面电镀一层厚度为0.2μm～0.3μm的二次光刻对称金属层，得到加工后的下电极；所述二次光刻采用的刻版为反版；所述二次光刻对称金属层面积与一次光刻的对称图形层的面积的比为1:(3～8)；

三、加工敏感芯片中间电极：对硅微机械传感器的敏感芯片中间电极的表面进行热氧化处理，然后对敏感芯片中间电极的上表面和下表面进行一次光刻，然后采用KOH湿法腐蚀在敏感芯片中间电极的上表面和下表面上制作V型槽，去除氧化层，以光刻胶为掩膜层采用IEC刻蚀技术将梁膜刻透，得到带有弹性折叠梁的敏感芯片中间电极，然后分别在带有弹性折叠梁的敏感芯片中间电极的上表面和下表面上再溅射或蒸发一层厚度为0.8μm～0.9μm的中间电极金属层，得到加工后的敏感芯片中间电极；