Электростимулированное (анодное) соединение (сращивание) стеклянных и кремниевых пластин

Герметизация устройства

Выбор метода герметизации зависит от материала и формы корпуса. Корпуса бывают герметичные (металло-стеклянные, металло-керамические, керамические, стеклянные) и негерметичные (пластмассовые, керамические). Обычно применяются следующие методы сварки: холодная сварка; электроконтактная сварка: контурная, роликовая, микроплазменная, аргонно-дуговая, лазерная, электронно лучевая, пайки: конвективная в печах, струёй горячего газа; склеивание; и герметизация полимерными компаундами.

В таблице 1 обобщены возможности обеспечения вакуума основными технологическими методами соединения пластин, применяемыми в процессах вакуумного матричного корпусирования МЭМС сенсоров.

Таблица 1.

Уровень вакуума, обеспечиваемый основными методами соединения пластин, применяемыми в процессах матричного корпусирования МЭМС сенсоров, и требуемые условия их реализации

Технология соединения пластин	Достигаемый уровень вакуума, Торр	Требуемая ширина герметизирующего (соединительного) слоя, мкм	Технологическая темпера- тура, ^оС	Примечание
Термокомпрессия без промежуточных соединительных слоев
Анодное соединение стеклянных и -кремниевых пластин		Любая	200-400	Требуется стекло с высоким содержанием ионов Na^+, не используется при КМОП процессе
Химическое сплавление (fusion) пластин кремния	0,01-1	Любая	>1000	Требуется низка я TTV (?) и гладкая чистая поверхность, возможно повреждение сенсора из-за высокой технологической температуры
Химическое соединение (сплавление) пластин кремния с плазмохимическим активированием	0,1-1	Любая	200-250	Требуется гладкая чистая поверхность
Термокомпрессия с промежуточными соединительными слоями на основе
Эпоксидных пресс-композиций	Неудовлетворительный	>500	150-200	Требуется газопоглощение
Полимеров (компаундов)	Неудовлетворительный	>500	150-200	Требуется газопоглощение
Стеклопорошка	>1	≈200	350-500	Требуется газопоглощение
Слоев золота	0,1-1	≈200	400-450	Требуется чистая поверхность
Соединение с помощью эвтектических сплавов
Au-Sn (80/20)	≈1	≈100	280-310	Соединяемые материалы требуют предварительной подготовки (обработки), Au не используется при КМОП процессе
Au-Si	≈1	≈100	≈370	Соединяемые материалы требуют предварительной подготовки (обработки), Au не используется при КМОП процессе
Au-Ge	≈1	≈100	420-440

На рис. 8 показаны схема и механизм анодного соединения пластин стекло-кремний. К приведенным в контакт при температуре порядка 400^оС полированным пластинам кремния и высоконатриевого стекла прикладывается постоянное напряжение порядка 1000 В. Мигрирующие в слое стекла к зоне контакта с кремнием ионы кислорода образуют прочные Si-O-Si связи, обеспечивая химическое соединение стекла с кремнием. При этом соединение начинается в точке электрического контакта, и фронт (граница возникающей зоны) соединения движется от этой точки (Рис.2).

(а) (б)

Рис.8. Схема (а) и механизм (б) анодного соединения стекло-кремний.

Дата добавления: 2014-12-24