后根据芯片大小加入适量的超纯水，该钠玻璃芯片尺寸6.2cmX4cmX4.6mm，在边缘缝隙滴入2 μ L的超纯水。经过等离子体处理的基片及盖片内表面具有高亲水性，水滴毛细渗透进芯片间实现紧密贴合。
[0036]图1为本发明中钠玻璃基质芯片微结构精确对准前的照片，从图中看出经过粗略对准微通道会存在细微的位置偏差。图2为本发明中钠玻璃基质芯片微结构精确对准后的照片，经过图1图2对比看出，利用本专利提出的方法，等离子清洗后首先经过粗略对准，确定通道的方向及角度，进而在显微镜观察下通过固定基片移动盖片能够实现微通道的精确对准，为芯片的有效利用提供有力保障。
[0037]6)对贴合后的钠玻璃基质芯片施压，挤出通道内多余的水分，观察是否出现牛顿环，若出现牛顿环重复步骤I)-5)，观察完全没有牛顿环后利用高压气枪吹干边缘的水分。
[0038]7)利用等离子体清洗器的真空功能，对钠玻璃基质芯片进行5-20min的真空处理，完全去除通道内的水分，完成钠玻璃基质芯片的预键合步骤。所使用的仪器是HARRICKPLASMA公司生产，型号为PLASMA CLEANER PDC-002的等离子体清洗器。
[0039]S2钠玻璃基质芯片的热键合:
[0040]对SI中经过预键合的钠玻璃基质芯片按照设定的升温程序，在马弗炉中进行高温热键合，实现芯片的永久键合。即:设定室温为初始温度，以1_3°C /min的升温速率升高到550°C，在550°C保温l_3h，以0.5-5.5°C /min的降温速率降至室温。
[0041]图3为通过本专利提供的预键合方法制备的钠玻璃基质芯片经过热键合后横截面的效果图。从图中看出热键合前厚度均为2.3mm的芯片及盖片融为一体，看不到基片及盖片的分界线，表现出令人满意的热键合效果。
[0042]实施例2
[0043]SI等离子体辅助的硼玻璃芯片的微结构对准及预键合:
[0044]I)经湿法刻蚀后，先利用丙酮溶解1.1mm厚的硼玻璃基质表面的光胶，再利用异丙醇洗去多余的丙酮，用大量的水充分清洗后，将硼玻璃基质放入由硝酸铈铵、醋酸及超纯水组成的去铬液中进行完全去铬。
[0045]2)利用洗洁精充分清洗经步骤I)中处理的硼玻璃基片及盖片，使用大量的超纯水进行清洗去除表面的有机物、固体颗粒及尘埃。
[0046]3)使用高压气枪吹干大部分水分后，利用空气激发等离子体，在等离子清洗器进行3-10min的表面清洗及活化，形成高亲水性的表面。所使用的仪器是HARRICK PLASMA公司生产，型号为PLASMA CLEANER PDC-002的等离子体清洗器。
[0047]4)取出等离子体清洗及活化后的基片及盖片，将二者贴合，调整角度及方向完成粗略对齐。
[0048]5)无水条件下，利用显微镜进行观察，通过固定基片、移动盖片完成芯片的确对准。对准后根据芯片大小加入适量的超纯水，该硼玻璃芯片尺寸3.4cmX2.4cmX2.2mm，在边缘缝隙滴入I μ L的超纯水。经过等离子体处理的基片及盖片内表面具有高亲水性，水滴毛细渗透进芯片间实现紧密贴合
[0049]6)对贴合后的硼玻璃基质芯片施压，挤出通道内多余的水分，观察是否出现牛顿环，若出现牛顿环重复步骤I)-5)，观察完全没有牛顿环后利用高压气枪吹干边缘的水分。
[0050]7)利用等离子体清洗器的真空功能，对硼玻璃基质芯片进行5-20min的真空处理，完全去除通道内的水分，完成硼玻璃基质芯片的预键合步骤。所使用的仪器是HARRICKPLASMA公司生产，型号为PLASMA CLEANER PDC-002的等离子体清洗器。
[0051]S2硼玻璃基质芯片的热键合:
[0052]对SI中经过预键合的硼玻璃基质芯片按照设定的升温程序，在马弗炉中进行高温热键合，实现芯片的永久键合。即:设定室温为初始温度，以1_3°C /min的升温速率升高到650°C，在650°C保温l_3h，以0.5-5.5°C /min的降温速率降至室温。
[0053]通过本专利提供的预键合方法制备的硼玻璃基质芯片经过热键合能够达到实施例I中钠玻璃基质芯片的热键合效果，效果图可参照图3。
[0054]实施例3
[0055]SI等离子体辅助的石英芯片的微结构对准及预键合:
[0056]I)经湿法刻蚀后，先利用丙酮溶解1.1mm厚的石英基质表面的光胶，再利用异丙醇洗去多余的丙酮，用大量的水充分清洗后，将石英基质放入由硝酸铈铵、醋酸及超纯水组成的去铬液中进行完全去铬。
[0057]2)利用洗洁精充分清洗经步骤I)中处理的石英基片及盖片，使用大量的超纯水进行清洗去除表面的有机物、固体颗粒及尘埃。
[0058]3)使用高压气枪吹干大部分水分后，利用空气激发等离子体，在等离子清洗器进行3-10min的表面清洗及活化，形成高亲水性的表面。所使用的仪器是HARRICK PLASMA公司生产，型号为PLASMA CLEANER PDC-002的等离子体清洗器。
[0059]4)取出等离子体清洗及活化后的基片及盖片，将二者贴合，调整角度及方向完成粗略对齐。
[0060]5)无水条件下，利用显微镜进行观察，通过固定基片、移动盖片完成芯片的精确对准。对准后根据芯片大小加入适量的超纯水，该石英芯片尺寸4cmX4cmX2.2mm，在边缘缝隙滴入1.5 μ L的超纯水。经过等离子体处理的基片及盖片内表面具有高亲水性，水滴毛细渗透进芯片间实现紧密贴合
[0061]6)对贴合后的石英基质芯片施压，挤出通道内多余的水分，观察是否出现牛顿环，若出现牛顿环重复步骤I)-5)，观察完全没有牛顿环后利用高压气枪吹干边缘的水分。
[0062]7)利用等离子体清洗器的真空功能，对石英芯片进行5_20min的真空处理，完全去除通道内的水分，完成石英芯片的预键合步骤。所使用的仪器是HARRICK PLASMA公司生产，型号为PLASMA CLEANER PDC-002的等离子体清洗器。
[0063]S2石英基质芯片的热键合:
[0064]对SI中经过预键合的石英基质芯片按照设定的升温程序，在马弗炉中进行高温热键合，实现芯片的永久键合。即:设定室温为初始温度，以1_3°C /min的升温速率升高到IlOOcC，在IlOOcC保温l_3h，以0.5-5.5°C /min的降温速率降至室温。
[0065]通过本专利提供的预键合方法制备的石英基质芯片经过热键合能够达到实施例1中钠玻璃基质芯片的热键合效果，效果图可参照图3。
【主权项】
1.等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)经湿法刻蚀后，去除玻璃或石英芯片基片及盖片上的光胶层及铬层； 2)利用洗洁精清洗基片及盖片，使用大量的超纯水进行清洗，去除表面的有机物、固体颗粒及尘埃； 3)使用气体吹干大部分水分后，利用等离子清洗器进行基片及盖片表面的清洗及活化，使其表面具有高亲水性； 4)取出经等离子体清洗及活化后的基片及盖片，将二者贴合，快速完成粗略对准； 5)无水条件下，在显微镜下将两片合并后的芯片进行精准对准，对准后沿着边缘缝隙滴入极少量的超纯水，等离子体清洗后的高亲水的表面使得基片和盖片表面迅速形成水化层，从而使基片与盖片紧密贴合； 6)对贴合后的玻璃或石英芯片施压，挤出通道内多余的水分，并利用气体吹干边缘的水分； 7)利用等离子体清洗器的真空功能，对玻璃或石英芯片进行真空处理，完全去除通道内的水分，完成预键合步骤。2.按照权利要求1的等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法，其特征在于，步骤I)中使用的基质包括但不限于各种材质玻璃或石英。3.按照权利要求1的等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法，其特征在于，步骤3)利用等离子体清洗器对基片及盖片表面进行清洗及活化的时间是3-10min，激发等离子体的气体包括但不限于为空气、氮气、氧气。4.按照权利要求1的等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法，其特征在于，步骤4)对基片及盖片进行灵活移动，利用肉眼观察，实现粗略对准；步骤5)在显微镜下，通过固定基片移动盖片完成芯片的精确对准。5.按照权利要求1的等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法，其特征在于，步骤5)完成对准后，在边缘缝隙滴入超纯水的量为2-7 μ L，经过等离子体处理的基片及盖片内表面具有高亲水性，水滴毛细渗透进芯片间实现紧密贴合。6.按照权利要求1的等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法，其特征在于，气体吹干采用高压气枪。7.按照权利要求1的等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法，其特征在于，步骤7)利用等离子体清洗器的真空功能，对玻璃基质芯片进行真空处理的时间为 5_20mino8.按照权利要求1-7的任一项方法，其特征在于，完成对准及预键合全部操作的时间为 20_35min。9.按照权利要求1-7的任一方法制得的玻璃或石英芯片的微结构进行热键合方法，其特征在于:对经过预键合的玻璃或石英芯片按照设定的升温程序，在马弗炉中进行高温热键合，实现芯片的永久键合。10.按照权利要求9的热键合方法，其特征在于，程序升温速率为1-3°C/min ;初始温度:室温；最高温度:550°C -1200°C ;保温时间:l_3h ;降温速率:0.5-5.5°C /min ;终点温度:室温。
【专利摘要】等离子体辅助的玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合方法，属于芯片微加工及键合技术。其步骤如下：完全去除玻璃或石英芯片光胶层及铬层，使用洗洁精及大量超纯水充分清洗表面。利用等离子体清洗器进行表面清洗及活化，使表面具有高亲水性；无水条件下，使用显微镜观察，移动清洗后的基片及盖片，完成精确对准。在边缘缝隙滴入极少量超纯水进行粘合，充分施压挤出多余水分后，依靠等离子体清洗器的真空功能排出芯片中的全部水分，完成玻璃或石英芯片的微结构对准及预键合。进一步采用热键合的方法完成芯片的永久键合。该方法使得对准及预键合，整体操作时间可在30min内完成。快速高效、实施简便、操作安全、适用广泛。
【IPC分类】H01L21/60, H01L21/68
【公开号】CN105161437
【申请号】CN201510598724
【发明人】郭广生, 王思雨, 蒲巧生, 汪夏燕
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月18日