一种使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法技术

本发明专利技术属于光学及半导体制造领域，涉及光学镀膜领域，具体涉及一种使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法。提供功能玻璃元件和键合辅助元件，将功能玻璃元件的待保护面和键合辅助元件的保护面进行表面抛光处理，再将待保护面和保护面贴合，然后进行预键合处理，直至待保护面和保护面的贴合面边缘不产生气泡，再进行原子层沉积，原子层沉积后进行解键合；其中，预键合处理采用直接键合法，直接键合法时施加压强为0.05～0.1MPa的压力。本发明专利技术提供的方法能够避免原子层沉积以及器件的污染，损伤风险低，操作简单易行，成本低廉，效果良好。效果良好。

【技术实现步骤摘要】
一种使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法


[0001]本专利技术属于光学及半导体制造领域，涉及光学镀膜领域，具体涉及一种使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]在光学器件及半导体器件的制造过程中，为了实现器件的小型化、多功能化和高性能化，常常需要在电学或光学的表面构图上沉积具有特殊性能的膜层，如高折射率、高致密性、高介电常数等特性膜层，对构图进行封装保护的同时还能提供某种功能性。原子层沉积技术在制备这些膜层上具有特殊优势，其高保型性、高致密性、厚度精确可控的特点使之成为表面构图覆膜的不二之选。但是与此同时，原子层沉积技术作为一种吸附式膜层生长的镀膜技术，会在光学元件或光电子器件所有暴露表面生长膜层，常规意义上而言，原子层沉积是在所有表面上沉积的非选择性技术。也就是说，会在不需要膜层的地方同样沉积上薄膜，即非沉积表面，而且因为膜层结合力好，后面很难去除。
[0004]据专利技术人研究了解，现有的选择性原子层沉积技术大多是在需要保护的表面通过涂覆或粘附保护材料、表面改性等方式阻隔或抑制膜层在该区域的生长。一方面，这种通过抑制膜层生长的方式只能降低膜层的沉积速率，不能完全避免膜层的沉积；另一方面，表面涂覆材料往往还需要后续工序对其进行去除，增加了器件污染、损伤的风险，降低了工艺效率。

技术实现思路

>[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法，该方法能够避免原子层沉积以及器件的污染，损伤风险低，操作简单易行，成本低廉，效果良好。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一方面，一种使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法，提供功能玻璃元件和键合辅助元件，将功能玻璃元件的待保护面和键合辅助元件的保护面进行表面抛光处理，再将待保护面和保护面贴合，然后进行预键合处理，直至待保护面和保护面的贴合面边缘不产生气泡，再进行原子层沉积，原子层沉积后进行解键合；其中，预键合处理采用直接键合法，直接键合法时施加压强为0.05～0.1MPa的压力。
[0008]本专利技术采用预键合方法能够在原子层沉积膜层过程中有效保护不需沉积膜层的表面，在膜层沉积结束后通过解键合的方式重新暴露非沉积表面。
[0009]可以实现预键合方法包括直接键合法、共晶键合法及阳极键合法。
[0010]直接键合法，对需要键合的基体施加一定的压力和温度，使贴合面键合并产生一
定的键合强度，然而直接键合对基板的表面平面度、粗糙度、划伤、附着颗粒等因素非常敏感，需要在较高净化条件下实施直接键合，而且施加的压力和温度往往较高，容易对基板造成损伤。
[0011]共晶键合法需要对键合的基体引入粘附膜或焊料等介质，能够实现较高的气密度和较好的气密度稳定性，然而在芯片/晶片堆叠技术及光学器件的制造中，引入键合介质会引起器件性能不良。
[0012]阳极键合法把将要键合的基体与电极连接，在电场作用下，玻璃中的钠离子将向负极方向飘移，在紧邻硅片或石英的玻璃表面形成耗尽层，耗尽层带有负电荷，硅片或石英带正电荷，硅片或石英与玻璃之间存在较大的静电引力，使二者紧密接触键合。然而，阳极键合对键合基体材质有所限制，其中需要包含玻璃基板，而且玻璃中需要含有在电场作用下能够飘移的碱金属离子，主要为钠离子；同时，在光学元件的键合过程中，如果光学基板的厚度较大时，往往需要施加很高的电压才能达到所需要的电场强度，对电源设备的要求较高。
[0013]本专利技术采用直接键合法进行预键合处理，其采用键合重叠面对功能玻璃元件的待保护面进行保护即可，无需将两元件完全键合在一起，即要求键合强度较低，因而对于基板的表面平面度、粗糙度、划伤、附着颗粒、压力、温度等因素要求不高。但是研究表明预键合处理后贴合面边缘存在气泡时，不利于原子层沉积过程中对待保护面的保护。本专利技术预键合处理至待保护面和保护面的贴合面边缘不产生气泡，能够有效阻止前驱体气体的进入，从而保护非沉积表面生长膜层。同时，在进行原子层沉积时，沉积前的升温过程将使键合表面产生一定程度的强度，可以进一步提高待保护面和保护面的贴合程度，进一步有效阻止前驱体气体的进入。另外，采用直接键合法进行预键合处理，由于键合强度的要求较低，更有利于解键合，从而避免键合强度过高导致的器件损伤。
[0014]功能玻璃元件，基体一般为双面抛光且平行的平面型玻璃薄片或柱体，其中一个表面通过化学气相沉积二氧化硅膜层，再经过光刻、干法刻蚀、清洗等工艺制作出图形功能层，然后再经过原子层沉积技术在此表面沉积一定厚度的不同于基底折射率的膜层，该膜层对图形结构进行封装，防止结构污染或破坏；同时由于折射率的差异可以提高该表面的光谱透过率。在原子层沉积过程中，由于膜层的生长方式是吸附式生长，只要暴露在沉积腔室内的表面都会沉积上膜层，所以不仅在功能元件的图形表面沉积上了所需的膜层，在元件的侧表面及背面也沉积了同样厚度的膜层。功能元件的背面往往还需要与其他光学器件耦合，并不需要沉积膜层，需要在沉积过程中对其进行保护。因而，另一方面，一种上述使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法在功能玻璃元件的背面保护中的应用。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]本专利技术在在进行原子层沉积前，采用键合辅助元件对功能玻璃元件需要保护的表面直接键合，直至贴合面边缘不产生气泡，同时，原子层沉积前的升温过程将使键合表面产生一定程度的强度，可以进一步提高两个表面的贴合程度，从而能够有效阻止前驱体气体的进入，从而保护非沉积表面生长膜层。待沉积结束降温后，通过施加载荷对两个键合表面进行解键合，重新暴露出非沉积表面。这样既在功能玻璃元件表面沉积了所需膜层，又能有效保护非沉积表面。
[0017]本专利技术提供的选择性原子层沉积方法在键合时对目标表面的清洁程度要求不高，
即使在键合时产生气泡也不影响对前驱体进入的阻碍作用，只需要防止气泡在贴合面边缘产生即可。同时，由于对表面平面度、粗糙度、划伤、附着颗粒等因素要求不高，产生的气泡会降低整个表面的键合强度，有利于沉积结束时的解键合过程。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0019]图1为本专利技术实施例1的功能玻璃元件的背面保护时，产生的不符合要求的气泡的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例1的功能玻璃元件的背面保护时，产生的不符合要求的气泡的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例1的功能玻璃元件的背面保护时，产生的符合要求的气泡的结构示意图；
[0022]其中，1、功能玻璃元件，2、键合辅助元件，3、气泡。
具体实施方式
[0023]应该指出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法，其特征是，提供功能玻璃元件和键合辅助元件，将功能玻璃元件的待保护面和键合辅助元件的保护面进行表面抛光处理，再将待保护面和保护面贴合，然后进行预键合处理，直至待保护面和保护面的贴合面边缘不产生气泡，再进行原子层沉积，原子层沉积后进行解键合；其中，预键合处理采用直接键合法，直接键合法时施加压强为0.05～0.1MPa的压力。2.如权利要求1所述的使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法，其特征是，在原子层沉积前，采用水擦拭待保护面和保护面。3.如权利要求1所述的使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法，其特征是，原子层沉积的温度为150～250℃。4.如权利要求1所述的使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方法，其特征是，在原子层沉积的过程中进行等离子辅助。5.如权利要求1所述的使用预键合方法的表面选择性原子层沉积方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆，杨金慧，吕学良，李开宇，王乔，刘蕊，沈帆帆，许琪玮，褚淼，冯季村，魏东萌，蒲文轩，
申请(专利权)人：中建材光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：