[发明专利]一种提高金-金热压键合强度的方法

摘要

一种提高金-金热压键合强度的方法，它涉及一种提高金-金热压键合强度的方法。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。方法：加速度传感器上电极和下电极金属层制作通过两次光刻工艺制作完成，第一次光刻完成器件所需的设计图形，第二次光刻完成进行金-金热压键合所需的图形，金-金热压键合图形面积远小于器件设计图形面积。本发明用于提高金-金热压键合强度。

主权项

一种提高金‑金热压键合强度的方法，其特征在于提高金‑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(1)的上电极，再按照所需图案对下表面带有设计图形层(1)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(2)，得到加工后的上电极(3)；所述二次光刻采用的刻版为反版；所述二次光刻金属层(2)面积与一次光刻的设计图形层(1)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(7)；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(6)，得到加工后的敏感芯片中间电极(5)；四、键合：将步骤一得到的加工后的上电极(3)的下表面与步骤三得到的加工后的敏感芯片中间电极(5)的上表面相对设置，然后在温度为385℃～400℃、压力为3000N～5000N的条件下进行金‑金热压键合，得到一步键合元件，然后再将一步键合元件中的敏感芯片中间电极(5)的下表面与步骤二得到的加工后的下电极(7)的上表面相对设置，然后在温度为385℃～400℃、压力为3000N～5000N的条件下进行金‑金热压键合，得到键合后的硅微机械传感器；五、加工外侧金属层：在步骤四得到的键合后的硅微机械传感器的上表面和下表面溅射或蒸发一层厚度为0.6μm的金膜，完成芯片制作。