硅-硅直接键合单项工艺的发展

在过去的20年中，硅-硅直接键合技术得到了迅速的发展，并且硅-硅直接键合技术的发展也是伴随着各项单项工艺和应用的不断发展而发展的。硅-硅直接键合技术的单项工艺的发展主要在活化处理的方法和条件以形成良好的预键合硅片和退火处理工艺以得到符合各项要求的键合硅片。在活化处理方法上，提出了H₂SO₄和H₂O₂溶液、RCA1溶液、RCA2溶液液和氩气或氧气等离子体活化和三步处理活化工艺^[19~21]，这些都在键合工艺上得到应用。在退火工艺上，退火温度从1000℃到1200℃高温退火到的低温退火键合技术^[22]，从1大气压下退火到低压退火。

低温真空键合技术也是键合技术发展的一个新的趋势。硅片直接键合前用等离子体活化处理，在真空低温下就可以实现较高的键合强度^[23]。表面活化处理目的是增加表面的悬挂键，使硅片表面能增加。活化的表面具有很强的吸附能力，在较低的温度下，键合界面就具有很强的键合强度，在适当的退火温度下，键合界面的悬挂键很容易发生网络重组，形成键合强度很高的共价键。1992年，T.Sgua用离子束刻蚀法在超高真空（UHV）条件下实现了室温键合^[24]。1996年，H.Takagi对化学处理后的硅片在压力小于2×10^-6Pa真空条件下，用Ar气快速原子束（Ar-FAB）溅蚀5分钟，得到活化的纯硅表面，在1MPa的外加压力下键合在一起，键合强度与高于800℃条件下的键合效果相似^[25]。1997年，TaeRyong Chung利用表面活化处理的在GaAs衬底上室温真空键合了InGaAsP/InP激光器件^[26]。Tong Q-Y等发展了低温键合技术，并且在美国申请了多项低温键合技术的发明。由于低温键合技术相对于高温键合技术避免了很高的退火温度（低温退火在300~500℃，高温退火在1000℃以上），而且也避免了不同材料间的热失配问题，所以可以应用于光电子器件，MEMS、三维器件等高温影响很大的器件和材料。