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引言
键合能在晶片键合过程中起着重要的作用，并研究了键能的温度依赖性，以了解各种玻璃在硅/玻璃界面上的物理/化学相互作用。一些主要的玻璃属性，如表面粗糙度、杨氏模量、应变点、CTE和玻璃成分，已被评估为与成键能相关，虽然其他属性已被证明对粘合能不显著，但已经发现了与玻璃表面粗糙度、玻璃的应变点和玻璃中的碱性含量有显著的相关性。
实验
用6英寸的硅和玻璃晶片制作粘合对进行测量，硅晶片均为优质（100）p型和单侧抛光，一些玻璃晶圆经过抛光，而康宁1737玻璃、鹰XG玻璃和玉玻璃没有抛光，因为它们最初是由康宁专利的融合绘制工艺由薄片形成的，然后编织成晶片。在每两个退火过程之间，重新测量粘合能，直到刀片在测量过程中打破玻璃。
用稀释的HF清洗硅片以去除天然氧化物，去离子臭氧水去除有机物，用稀释的NH4OH/ H2O2混合物去除金属污染物，用稀释的NH4OH/ H2O2混合物和去离子臭氧水清洗玻璃晶片，一旦晶片被清洗，就遵循晶片粘合过程，形成粘合对，粘接过程是在一个受控的环境下，即100级洁净室设施下，在室温下进行的。硅粘合到玻璃上后，粘合对加载到一个定制的大气阳极粘结器上，而不是热板。粘结器由顶部和底部的加热板组成，在退火过程中，两个板都以中等的力接触粘合对，这足以保持对。因此，在成键对之间的温度分布非常均匀，温度坡道非常稳定和可控，超调温度总是小于目标温度的3%。在退火过程中没有施加任何电压。
结果与讨论
在用湿化学方法清洗玻璃之前，用非接触式Zygo轮廓仪测量了玻璃的表面粗糙度，只有康宁1737年玻璃、鹰XG玻璃和翡翠玻璃是熔合画玻璃，其他的眼镜都被抛光了。根据测量结果，石英和Pyrex的表面粗糙度比其他玻璃要高得多（图2）。清洗后，所有玻璃在表面均表现出微粗化效应。换句话说，所有玻璃的表面粗糙度都增加了（图3）。
图2
图3
在清洗过程中仍然是最粗糙的，石英仍然是第二粗糙的。清洁玻璃表面的化学成分似乎对吡咯酮有最显著的粗化效应，因为均方根增加了7A。相比之下，石英似乎在清洁过程中保持完整，石英表面几乎没有粗糙化。康宁的熔合画玻璃对湿化学清洗过程的耐化学性能优于除石英以外的其他玻璃。
硅和玻璃晶片清洗后，它们在室温下粘合。在100ºC、150ºC、200ºC、250ºC和300ºC退火后，在室温下测量每个键对的键能。对于大多数键对，键能超过了300ºC以下的玻璃弹性能。因此，当两个基片试图裂开时，玻璃基板破裂了，在这种情况下，粘合被认为是“有一定的”的玻璃厚度。玻璃的厚度分别为0.5mm或0.63mm，并进行了粘接。
图4
根据键能随温度的变化，钠石灰玻璃在最低温度150ºC时完成了与硅晶片的键能，键能最高（图4）。硼合金玻璃和康宁1737年玻璃的粘合能第二高。然而，硼合金玻璃在200ºC处完成了粘合，而康宁1737玻璃直到250ºC才完成粘合。它们在较低的温度下具有非常相似的成键能，但在150ºC时开始偏离。苏石灰浮法玻璃（即传统浮法玻璃或现代窗玻璃）是碱碱土硅酸盐玻璃家族的成员。这种玻璃没有
含有任何硼化合物。相反，它的碱土含量为12-16%，并且含有更高的碱碱比例(约。15%氧化钠)比硼。在这三种表面粗糙度相似的玻璃中，玻璃中碱性含量越高，结合能越高，键完成温度越低。鹰XG玻璃和玉玻璃的表面粗糙度与前三种玻璃的表面粗糙度大致相同，但粘合能较低。鹰XG玻璃和玉玻璃的粘合能曲线在200ºC以下几乎重叠，但鹰XG玻璃在较高的温度下完成了粘合。众所周知，鹰XG玻璃和玉玻璃的碱性含量都低于苏打水、硼矿和康宁1737玻璃。石英在粘合前的表面比上述玻璃稍粗糙。因此，可以理解石英的成键键合能较低是可以理解的。石英的粘合能曲线实际上与100ºC以下的鹰XG玻璃和玉玻璃的曲线几乎重叠。当温度上升到150ºC时，石英和其他两种玻璃之间的键能差开始变为信号
其他玻璃属性，如应变点、CTE和杨氏模量已经被评估，以证明与键能的相关性。表一列出了正在研究的眼镜的所有三个物理属性。显然，成键能与杨氏模量和CTE之间没有显著的依赖性。在上 另一方面，我们发现玻璃的应变点与粘合能成反比。已知应变点和碱性含量是相互关联的。通常，应变点随着玻璃中碱性含量的增加而降低。Pyrex再次异常，因为表面粗糙度主导着键能。
与硅对硅（Si/硅）晶圆粘合相比，已经观察到硅对玻璃（Si/玻璃）晶圆键合在温度上非常明显的键合动力学。亲水键的Si/玻璃对在较低的150-300ºC温度范围内形成非常强的键，而Si/Si键对直到800ºC才完成键。对杨氏模量和CTE进行了评估，发现它们对成键能没有贡献。另一方面，玻璃的表面粗糙度、应变点和碱性含量显著占键能。众所周知，在硅/硅晶圆键合中，表面粗糙度的贡献是重要的。然而，玻璃中碱性含量增强成键能的机理尚未得到研究。由此可见，获得高粘合能的前提因素是表面光滑，即表面粗糙度低，而玻璃中的碱性含量可以随着温度的升高而进一步增强粘合能。碱金属和/或碱土随着基底温度的升高而被动员起来。