基于Au-Sn二元系中富Sn區域的圓片級局域加熱鍵合及其中間層相組成

封裝是微納機電系統（MEMS/NEMS）產業化前最后的但決定器件成敗的最關鍵的一步加工技術，最近幾年已經引起了越來越多的關注。當前國際上MEMS/NEMS較為成熟的封裝工藝為鍵合工藝，幾個發展比較成熟的鍵合都需要在高溫條件下進行。高溫會對MEMS傳感器產生不良的影響，造成器件不穩定甚至失效。因此，急需開發適用于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展，對低溫鍵合封裝的需求日益增強。

局域加熱鍵合技術是低溫鍵合技術之一，由于鍵合過程中只對需要鍵合的區域進行局部加熱，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區域，且Au-Sn厚度>8μm，Au用量大，鍵合成本高。

中科院半導體研究所集成技術工程研究中心相關課題組近期在基于Au-Sn二元系中富Sn區域的局域加熱鍵合裝置、鍵合方法及機理研究方面開展了一系列的工作，取得了重要進展。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，實現了鍵合強度>20MPa，最高達64MPa，為MEMS領域提供了一種高鍵合強度、高水密性、氣密性、低成本的圓片級低溫鍵合方法。

這一方法簡單、可靠、適合大規模加工工藝，它的成功應用將大大降低MEMS器件和系統的制作成本。