Pyrex玻璃與鋁陽極鍵合界面結(jié)構(gòu)及殘余應(yīng)力模擬分析.pdf

1、本文采用陽極鍵合技術(shù)，對玻璃-鋁及多層晶片進(jìn)行了鍵合試驗(yàn)，重點(diǎn)分析了陽極鍵合過程的鍵合機(jī)理及其工藝特性；采用光學(xué)顯微鏡、SEM、萬能材料拉伸試驗(yàn)機(jī)等儀器分析了鍵合后界面結(jié)合區(qū)的微觀組織結(jié)構(gòu)及過渡區(qū)的形成機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在金屬與玻璃的鍵合界面處有明顯的過渡層產(chǎn)生，EDS分析結(jié)果表明在界面兩側(cè)元素有明顯的擴(kuò)散跡象。在單層玻璃／鋁試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了多層晶片鍵合技術(shù)-公共陽極法，該方法可以看作是兩個(gè)陽極鍵合的并聯(lián)。在鍵合過程中陽極兩側(cè)的陰極

2、材料中的離子同時(shí)發(fā)生移動(dòng)并形成耗盡層和兩側(cè)的靜電場，進(jìn)而界面兩側(cè)材料反應(yīng)并結(jié)合在一起。公共陽極法是一種可靠的多層晶片的鍵合技術(shù)。對玻璃-鋁和玻璃-鋁-玻璃鍵合結(jié)構(gòu)的有限元模擬對比分析結(jié)果表明，三層鍵合結(jié)構(gòu)的變形量明顯小于單層結(jié)構(gòu)。三層結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布呈對稱狀態(tài)，相對單層鍵合殘余應(yīng)力有所緩解。隨著鍵合溫度的增加，殘余應(yīng)力增大，且應(yīng)力與溫度近似服從線性規(guī)律。無論三層對稱結(jié)構(gòu)還是單層鍵合，鋁／玻璃界面處收縮變形量都較大陽極鍵合技術(shù)(anodic

3、bonding)是一種連接金屬、半導(dǎo)體與陶瓷材料的重要方法，也是微電子封裝中的常用工藝方法，隨著微電子器件的發(fā)展，它在微電子制造領(lǐng)域的地位越來越重要。本文采用陽極鍵合技術(shù)，對玻璃-鋁及多層晶片進(jìn)行了鍵合試驗(yàn)，重點(diǎn)分析了陽極鍵合過程的鍵合機(jī)理及其工藝特性；采用光學(xué)顯微鏡、SEM、萬能材料拉伸試驗(yàn)機(jī)等儀器分析了鍵合后界面結(jié)合區(qū)的微觀組織結(jié)構(gòu)及過渡區(qū)的形成機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在金屬與玻璃的鍵合界面處有明顯的過渡層產(chǎn)生，EDS分析結(jié)果表明在界面兩

4、側(cè)元素有明顯的擴(kuò)散跡象。在單層玻璃／鋁試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了多層晶片鍵合技術(shù)-公共陽極法，該方法可以看作是兩個(gè)陽極鍵合的并聯(lián)。在鍵合過程中陽極兩側(cè)的陰極材料中的離子同時(shí)發(fā)生移動(dòng)并形成耗盡層和兩側(cè)的靜電場，進(jìn)而界面兩側(cè)材料反應(yīng)并結(jié)合在一起。公共陽極法是一種可靠的多層晶片的鍵合技術(shù)。對玻璃-鋁和玻璃-鋁-玻璃鍵合結(jié)構(gòu)的有限元模擬對比分析結(jié)果表明，三層鍵合結(jié)構(gòu)的變形量明顯小于單層結(jié)構(gòu)。三層結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布呈對稱狀態(tài)，相對單層鍵合殘余應(yīng)力有所緩解。隨