[发明专利]一种基于共晶键合的固定流导元件的密封方法

权利要求书

1.一种基于共晶键合的固定流导元件的密封方法，其特征是：首先使用光刻技术和热压键合工艺在硅片上制作固定流导元件，再通过电子束蒸发镀膜工艺在固定流导元件上依次镀上Cr、Au、Ag和In金属层；其次将一片的无氧铜板先进行表面处理，再进行上述镀膜工艺，依次镀上相应的Cr、Au、Ag和In金属层；之后在真空炉内进行最后的封装键合形成Ag-In合金；最后将其与法兰相连接，安装于测试系统中。

2.根据权利要求1所述的基于共晶键合的固定流导元件的密封方法，其特征是按如下步骤操作：

a、取一双面抛光硅片作为基底，浸泡于双氧水/浓硫酸混合溶液中30min，溶液配比为双氧水：浓硫酸＝1:2，接着用去离子水冲洗10min，并在丙酮溶液中超声清洗10min，在120℃烘箱温度氛围中烘烤30min，之后放入灰化机中灰化1小时；

b、使用匀胶机在步骤a处理好的硅片上均匀旋涂AZ5530光刻胶，控制光刻胶的厚度。匀胶机先以800r/s的慢速持续6s,后以1500r/s快速持续40s，并在热台上烘烤10min固化光刻胶，接着与相应掩膜版一起夹持，置于URE-2000/35紫外曝光机下曝光50s，并在显影液中显影100秒，最后使用ICP刻蚀机刻蚀出深度为100nm的光栅，利用激光在光栅的中央区域打孔，作为出气口；

c、取另一单面抛光硅片作为盖板，利用激光在步骤b中的光栅两端的对应位置打孔，作为进气口，之后再使用丙酮、酒精和去离子水依次进行超声清洗10min；

d、在步骤c中获得的盖板硅片抛光面上涂覆一层电子级乙二醇溶液，并将步骤b中双面抛光基底硅片，光栅面朝下盖在溶液上，之后将整体一起放入烘箱中进行预键合，最后再将整体放入高温炉中正式键合，自然冷却后即制得固定流导元件；

e、将步骤d中所制得的固定流导元件先依次进行丙酮、酒精和去离子水超声清洗10min，之后再采用电子束蒸发镀膜在双面抛光基底硅片的另一抛光面依次镀上相应厚度的Cr、Au、Ag和In金属层；

f、取直径为48mm的定制无氧铜板，通过手工粗磨、电解抛光和抛光液细磨的工艺对其表面粗糙度进行处理，使其表面粗糙度达到键合所需的程度。之后将表面处理过的铜板进行金属化处理，通过电子束蒸发镀膜依次镀上相应厚度的Cr、Au、Ag和In金属层；

g、将步骤e所获得的固定流导元件与步骤f中的无氧铜板对应贴合后，放入真空炉内，进行共晶键合，形成Ag-In合金层。自然冷却完成后即得到无氧铜板与固定流导元件的密封。

3.根据权利要求2所述方法，步骤b中的掩膜版图案为125线光栅，曝光部分长10mm，宽2mm。

4.根据权利要求2所述方法，步骤b中的出气口小孔直径2mmm。

5.根据权利要求2所述方法，步骤c中的进气口小孔直径3mm。

6.根据权利要求2所述方法，步骤d中的硅片预键合温度为200℃，预键合时长120min；步骤d中硅片正式键合温度为1100℃，键合时长为30min。

7.根据权利要求2所述方法，步骤e中的依次镀膜Cr、Au、Ag和In镀层金属厚度分别为50nm、80nm、1000nm和250nm。

8.根据权利要求2所述方法，步骤e中依次镀膜的Cr、Au、Ag和In镀层金属厚度分别为50nm、80nm、1000nm和250nm；步骤f中的手工粗磨表面粗糙度为3.2um，电解抛光表面粗糙度为1.6um，抛光液细磨粗糙度为500nm。

9.根据权利要求2所述方法，步骤g中的共晶键合温度为180℃，键合真空度为80mTorr，键合压力为3.5MPa。