一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及声光器件技术领域，具体涉及一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法，一种多层金属薄膜键合层结构，包括：压电晶片和锗砷硒GeAsSe玻璃，其特征在于，分别在GeAsSe玻璃和压电晶片表面依次镀制Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，GeAsSe玻璃的Sn膜层和压电晶片的Sn膜层键合在一起形成Cr、Al、Ti、Sn、Ti、Al、Cr七层金属膜键合层结构。本发明专利技术采用Cr、Al、Ti、Sn金属膜层代替传统的Cr、Sn薄膜结构，使得键合层与GeAsSe玻璃之间的的附着力大大增强；压电晶片与GeAsSe玻璃的剪切强度提高；声光器件切割后压电晶片附着牢固，器件可靠性和成品率得到有效提升。

【技术实现步骤摘要】
一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法
本专利技术涉及声光器件，具体涉及一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法。
技术介绍
GeAsSe玻璃具有较宽的红外透过范围、较好的化学稳定性和热稳定性，近年来广泛用于制造红外波段声光器件。GeAsSe玻璃和压电晶片采用扩散键合工艺粘接到一起，在GeAsSe玻璃和压电晶片之间需要镀若干金属膜层，统称键合层，传统GeAsSe声光器件键合层结构和键合过程示意图如图1所示。首先在GeAsSe玻璃和压电晶片表面分别镀制键合层，打底层薄膜通常为铬Cr膜，然后在Cr膜上镀一层比较软的金属膜，如锡Sn膜、锡合金膜等，最后使GeAsSe玻璃和压电晶片接触并通过键合设备施加压力，两者在界面原子的扩散作用下完成键合。由于GeAsSe玻璃表面张力大、润湿性差，传统制作工艺存在以下问题：1、Cr、Sn薄膜与GeAsSe玻璃的附着力低，Cr、Sn薄膜容易脱落。2、采用Cr、Sn薄膜键合的压电晶片剪切强度低。3、器件切割工序中，压电晶片经常出现翘曲、脱落情况，器件可靠性和成品率无法保证。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法。一种多层金属薄膜键合层结构，包括：压电晶片和锗砷硒GeAsSe玻璃，GeAsSe玻璃上表面从下往上依次镀制有Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，压电晶片下表面从上往下依次镀制有Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，GeAsSe玻璃的Sn膜层和压电晶片的Sn膜层键合在一起形成Cr、Al、Ti、Sn、Ti、Al、Cr七层金属膜键合层结构。一种制备一种多层金属薄膜键合层结构的方法，制备步骤包括：S1、依次采用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗GeAsSe玻璃，依次采用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗压电晶片；S2、采用氧等离子体清洗GeAsSe玻璃和压电晶片表面；S3、将GeAsSe玻璃和压电晶片固定在镀膜机内，分别在GeAsSe玻璃和压电晶片表面依次镀制Cr膜层、Al膜层、Ti膜层和Sn膜层；S4、通过键合设备将GeAsSe玻璃和压电晶片对准、接触、加压、保压，完成GeAsSe玻璃的Sn膜层和压电晶片的Sn膜层键合。本专利技术的有益效果：本专利技术分别在GeAsSe玻璃和压电晶片的表面依次镀制Cr膜、Al膜、Ti膜和Sn膜，制作成Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，再通过GeAsSe玻璃上的Sn膜和压电晶片上的Sn膜键合在一起，器件键合后形成Cr、Al、Ti、Sn、Ti、Al、Cr七层金属膜键合层结构。本专利技术采用Cr、Al、Ti、Sn金属膜层代替传统的Cr、Sn薄膜结构，使得键合层与GeAsSe玻璃之间的的附着力大大增强；压电晶片与GeAsSe玻璃的剪切强度提高至原来的3倍；声光器件切割后压电晶片附着牢固，切割边缘整齐、陡直，没有翘曲、脱落现象，器件可靠性和成品率得到有效提升。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。图1为传统GeAsSe声光器件键合层结构和键合过程示意图。图2为传统Cr、Sn薄膜结构键合的压电晶片剪切力测试曲线。图3为本专利技术实施例形成的Cr、Al、Ti、Sn、Ti、Al、Cr七层金属膜键合层结构。图4为本专利技术实施例的GeAsSe声光器件键合层结构和键合过程示意图。(a)是Cr、Al、Ti、Sn金属膜层结构；(b)是Cr、Al、Ti、Sn键合过程示意图。图5为本专利技术实施例的Cr、Al、Ti、Sn金属膜层键合的压电晶片剪切力测试曲线。参数含义解释：纵坐标Forge表示施加剪切力的数值，横坐标Time表示施加剪切力的时间。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。如图1所示，常见的GeAsSe声光器件键合层结构包括：常见的GeAsSe声光器件键合过程包括：在GeAsSe玻璃上表面自下而上依次镀制Cr膜、Sn膜，在压电晶片下表面自上而下依次镀制Cr膜、Sn膜，铬Cr膜为打底层薄膜，然后在Cr膜上镀一层比较软的金属膜，如锡Sn膜、锡合金膜等，最后使GeAsSe玻璃和压电晶片接触并通过键合设备施加压力，两者在界面原子的扩散作用下完成键合。由于GeAsSe玻璃表面张力大、润湿性差，这种传统制作工艺存在以下问题：1、Cr、Sn薄膜与GeAsSe玻璃的附着力低。采用胶带快速拉起的方法测试附着力，将3M胶带(型号610)紧贴膜层表面，沿垂直方向迅速拉起，发现Cr、Sn薄膜容易拉掉。2、采用Cr、Sn薄膜结构键合的压电晶片剪切强度低。剪切力测试曲线如图2所示，样品失效剪切力为5.9Kg，样品键合面积为112mm2，计算得到剪切强度为0.5MPa。3、器件切割工序中，压电晶片经常出现翘曲、脱落情况，器件可靠性和成品率无法保证。如图3所示，在本专利技术的一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法中，作为一种优选实施方式，一种多层金属薄膜键合层结构具体包括：压电晶片和锗砷硒GeAsSe玻璃，所述GeAsSe玻璃上表面从下往上依次镀制有Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，压电晶片下表面从上往下依次镀制有Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，GeAsSe玻璃的Sn膜层和压电晶片的Sn膜层键合在一起形成Cr、Al、Ti、Sn、Ti、Al、Cr七层金属膜键合层结构。进一步的，GeAsSe玻璃和压电晶片的Cr膜层厚度为20～50nm，GeAsSe玻璃和压电晶片的Al膜层的厚度为50～100nm，GeAsSe玻璃和压电晶片的Ti膜层厚度为20～50nm，GeAsSe玻璃和压电晶片的Sn膜层厚度为500～1500nm。进一步的，所述压电晶片采用的材料包括：铌酸锂或/和钽酸锂。在本专利技术的一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法中，作为一种优选实施方式，多层金属薄膜键合层结构的制备方法可采用以下实现方式：S1、依次采用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗GeAsSe玻璃和压电晶片表面。S2、采用氧等离子体清洗GeAsSe玻璃和压电晶片表面。S3、将GeAsSe玻璃和压电晶片固定在镀膜机内，分别在GeAsSe玻璃和压电晶片表面依次镀制Cr膜层、Al膜层、Ti膜层和Sn膜层，如示意图4中(a)所示，其中Cr膜层、Al膜层和Ti膜层采用溅射工艺镀制，Sn膜层采用蒸发工艺镀制。S4、通过键合设备将GeAsSe玻璃和压电晶片对准、接触、加压、保压完成键合，如示意图4中(b)所示，器件键合后形成Cr、Al、Ti、Sn、Ti、Al、Cr七层金属膜键合层结构。进一步的，所述完成GeAsSe玻璃的Sn膜层和压电晶片的Sn膜层键合包括将GeAsSe玻璃上的Sn膜层和压电晶片上的Sn膜层横截面对齐，利用两者界面原子的扩散作用，通过键合设备施加压力完成键合。进一步的，通过键合设备对GeAsS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层金属薄膜键合层结构，包括：压电晶片和锗砷硒GeAsSe玻璃，其特征在于，GeAsSe玻璃上表面从下往上依次镀制有Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，压电晶片下表面从上往下依次镀制有Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，GeAsSe玻璃的Sn膜层和压电晶片的Sn膜层键合在一起形成Cr、Al、Ti、Sn、Ti、Al、Cr七层金属膜键合层结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层金属薄膜键合层结构，包括：压电晶片和锗砷硒GeAsSe玻璃，其特征在于，GeAsSe玻璃上表面从下往上依次镀制有Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，压电晶片下表面从上往下依次镀制有Cr、Al、Ti、Sn金属膜层，GeAsSe玻璃的Sn膜层和压电晶片的Sn膜层键合在一起形成Cr、Al、Ti、Sn、Ti、Al、Cr七层金属膜键合层结构。


2.根据权利要求1所述一种多层金属薄膜键合层结构，其特征在于，GeAsSe玻璃和压电晶片的Cr膜层厚度为20～50nm，GeAsSe玻璃和压电晶片的Al膜层的厚度为50～100nm，GeAsSe玻璃和压电晶片的Ti膜层厚度为20～50nm，GeAsSe玻璃和压电晶片的Sn膜层厚度为500～1500nm。


3.根据权利要求1所述一种多层金属薄膜键合层结构，其特征在于，所述压电晶片采用的材料包括：铌酸锂或/和钽酸锂。


4.一种制备如权利要求如1-3所述的任一所述多层金属薄膜键合层结构的方法，其特征在于，包括：
S1、依次采用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗GeAsSe玻璃，依次采用丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹家强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十六研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50