基于Au-Sn二元系中富Sn區(qū)域的圓片級(jí)局域加熱鍵合及其中間層相組成

封裝是微納機(jī)電系統(tǒng)（MEMS/NEMS）產(chǎn)業(yè)化前最后的但決定器件成敗的最關(guān)鍵的一步加工技術(shù)，最近幾年已經(jīng)引起了越來(lái)越多的關(guān)注。當(dāng)前國(guó)際上MEMS/NEMS較為成熟的封裝工藝為鍵合工藝，幾個(gè)發(fā)展比較成熟的鍵合都需要在高溫條件下進(jìn)行。高溫會(huì)對(duì)MEMS傳感器產(chǎn)生不良的影響，造成器件不穩(wěn)定甚至失效。因此，急需開(kāi)發(fā)適用于MEMS傳感器的低溫鍵合工藝。近幾年，隨著生化傳感器和射頻器件的快速發(fā)展，對(duì)低溫鍵合封裝的需求日益增強(qiáng)。

局域加熱鍵合技術(shù)是低溫鍵合技術(shù)之一，由于鍵合過(guò)程中只對(duì)需要鍵合的區(qū)域進(jìn)行局部加熱，芯片的其他部分仍處于較低溫度，而且鍵合速度快，熱應(yīng)力小，大大提高了封裝的可靠性。目前，基于Au-Sn二元系的局域加熱低溫鍵合集中在Au:Sn=80:20區(qū)域，且Au-Sn厚度>8μm，Au用量大，鍵合成本高。

中科院半導(dǎo)體研究所集成技術(shù)工程研究中心相關(guān)課題組近期在基于Au-Sn二元系中富Sn區(qū)域的局域加熱鍵合裝置、鍵合方法及機(jī)理研究方面開(kāi)展了一系列的工作，取得了重要進(jìn)展。在Au:Sn比為46:54和30:70的成分范圍，鍵合層厚度小于3μm，Au厚度<0.7μm,鍵合區(qū)溫度280-310°C，成功獲得了以具有高維氏硬度的AuSn2相為主的中間層，實(shí)現(xiàn)了鍵合強(qiáng)度>20MPa，最高達(dá)64MPa，為MEMS領(lǐng)域提供了一種高鍵合強(qiáng)度、高水密性、氣密性、低成本的圓片級(jí)低溫鍵合方法。

這一方法簡(jiǎn)單、可靠、適合大規(guī)模加工工藝，它的成功應(yīng)用將大大降低MEMS器件和系統(tǒng)的制作成本。