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应变硅技术在纳米CMOS中的应用刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【摘要】应变硅技术具有迁移率高、能带结构可调的优点，且与传统的体硅工艺相兼容，在CMOS工艺中得到广泛地应用，尤其是MOS件的尺寸进入纳米节点。
文章综述了应变硅技术对载流子迁移率影响的机理，并从全局应变和局部应变两个方面介绍了应变硅在CMOS器件中的应用。
同时，将多种应变硅技术整合在一起提升MOS器件的性能是未来发展的趋势。
%Strained silicon technology, which provided with merits of high mobility, modifiable band-gap, compatible with conventional sub-silicon technics, was widely used in CMOS technics, and especially in the nano-meter node CMOS devices. In this text, the principle of carrier mobility ,which influenced by strain,was Simply summarized, and the application of Global strain and Local strain in the nano CMOS technics was introduced. Meanwhile,multi-strain technics would become the trend of improvement of the nano CMOS devices＇performance in the future.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2012(012)001【总页数】6页(P31-36)【关键词】应变硅;CMOS;全局应变;局部应变【作者】刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【作者单位】中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系,江苏南通226026;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035【正文语种】中文【中图分类】TP702随着微纳技术的发展，CMOS工艺已经进入了（超）深亚微米阶段，晶体管的特征尺寸已达纳米级。
晶圆直接键合及室温键合技术研究进展晶圆（Wafer）是生产集成电路所用的载体，由于其形状为圆形，故由此而得名，又被称为晶片或圆片。
自1958年第一块集成电路诞生以来，硅工艺在集成电路的生产中占主导地位，硅晶圆是制造半导体芯片的基本材料。
随着对集成电路要求的不断提高，其他半导体材料的应用也越来越多，如锗、砷化镓、碳化硅等。
键合（Bonding）可以将两个或多个材料（或结构）结合成为一体，是半导体制造过程中不可缺少的重要环节。
晶圆直接键合（一般简称为“晶圆键合”或“直接键合”），可以使经过抛光的半导体晶圆在不使用粘结剂的情况下结合在一起，在集成电路制造、微机电系统（MEMS）封装和多功能芯片集成等领域具有广泛的应用。
为了尽可能减小传统的高温硅熔键合（800~1000）℃所引发的多种材料、结构间的热膨胀和热应力，如何在较低退火温度条件下实现半导体晶圆键合是研究者们关注的问题。
美国电化学学会以晶圆键合科学与技术为主题，每两年举办一次国际学术研讨会。
近年来低温键合(<200 ) ℃工艺被认为是发展的主流，其相关研究已在美国、欧洲和日本等诸多大学和研究机构中广泛开展。
其中无需加热的室温键合（约25 ℃）技术更被视为下一代制造工艺的备选，半导体制造的相关厂商也均投入大量研究经费，开发室温键合方法及工艺，因此开展室温晶圆直接键合研究，对于推动半导体产业的进步具有重要的科学意义与现实要求。
文中将首先介绍传统的高温硅熔键合方法，而后针对两类室温键合方法（真空环境和大气环境中的键合）的研究进展分别进行归纳和总结，并给出利用含氟等离子体表面活化在室温晶圆键合方面取得的最新进展。
1.硅熔键合硅晶圆直接键合技术诞生于20世纪80年代，由美国IBM公司的Lasky和日本东芝公司的Shimbo等人所提出[3—4]。
该技术是把两片镜面抛光硅晶圆片（氧化或未氧化均可）经表面清洗，在室温下直接贴合，再经过退火处理提高键合强度，将两片晶圆结合成为一个整体的技术。
SOI 技术的优势及其制造技术崔 帅1张华林1余学峰1曹晓冰21 新疆理化技术研究所,乌鲁木齐 830011;2 河北大学物理学院,保定 070020关键词: SOI SIMOX 硅片键合 智能切割1 引 言SOI是英文Silicon-On-Insulator的简称，指具有在绝缘衬底上再生长一层单晶硅薄，或者是单晶硅薄膜被绝缘层（通常是Sio2）从支撑的硅衬底中分开这样结构的材料。
最初人们开发研究SOI材料是为了代替 SOS(Silicon-On-Sapphire)（ 注：绝缘衬底为蓝宝石）材料制作用于空间军事用途的抗辐射集成电路。
由于发现薄膜SOI MOSFET具有极好的等比例缩小的性质，使得SOI技术在深亚微米VLSI中的应用中具有极大吸引力。
目前SOI技术走向商业应用阶段，特别是应用在低压，低功耗电路[1-2〕，高频微波电路以及耐高温抗辐射电路[3]等。
本文通过比较SOI和体硅器件在寄生电容，闭锁效应，热载流子效应以及辐射效应等方面的差异，阐述了SOI的优越性。
并介绍了SOI晶片的三种主流制造技术，以及其在微电子领域的发展趋势和存在的问题。
1.1 SOI的优越性[4，5，6，7]SOI结构的器件比类似的体硅器件具有更多的优点，下面我们以CMOS为例对二者进行比较。
CMOS集成电路的基本单元是CMOS反相器，由一个NMOS和一个PMOS构成。
由图一可知体硅的CMOS反相器中PMOS制作在N型衬底上，而NMOS制作在P阱中（P阱是在N型衬底上用离子注入技术特意制作的局部P型材料）。
P阱将NMOS和PMOS相互隔离。
而SOI CMOS中的PMOS管和NMOS 管分别制作在SOI材料顶部薄Si层中，NMOS和PMOS是相互隔离的。
由于体硅CMOS和SOI CMOS结构上的不同，因而它们在寄生电容，闩锁效应，热载流子效应和辐照特性等方面有很大的差异。
图1 CMOS反相器剖面图2.1 寄生电容NMOS和PMOS源漏扩散区与衬底之间的寄生电容随衬底掺杂浓度线性变化。
摘要:本文将圆片键合的各种方法分为三类：无中介层键合、有中介层键合、低温键合。
并对其优缺点及各种改进方法进行了分析，为圆片级键合的应用和设计提供了可靠思路。
关键词:阳极键合熔融键合共晶键合黏着键合玻璃浆料键合热压键合1概述键合是半导体制造过程中一种不可或缺的技术，绝大多数电子产品的材料、结构间机械及电气的连接都会用到键合技术。
它是把两片完整的圆片，包括裸片及已经制备好的器件，通过直接或间接的方法形成良好接触的一种半导体制造技术[1]。
圆片键合是一种把大尺寸圆片材料一次性集成在一起的新兴微电子制造技术，在IC、微机电系统和封装中的应用日益广泛。
圆片键合方法按照有没有中介层可以分为两类：有中介层键合方法及无中介层键合方法。
其中有中介层键合方法包括黏着键合、共晶键合、玻璃浆料键合及热压键合四种。
无中介层键合方法包括静电键合/阳极键合和圆片熔融键合/直接键合；若按照温度高低可分为高温键合及低温键合两类。
2有中介层键合2.1共晶键合共晶键合是让两种金属熔合为合金并固化，且使其重新凝固后的混合物能形成晶体结构。
常用于共晶键合的金属材料有AuSn、AuSi、CuSn、AuGe及AlGe等。
共晶键合过程中，基片上的金属层在特定温度下相互熔合。
合金温度决定了合金的沉积量或金属层厚度。
金属材料熔化会使金属层在结合面处加速混合及消耗，并且金属可以形成流体状态从而能使其界面上的区域平坦化。
最终能在界面处形成一个稳定的熔融金相。
该方法的优点是对键合表面的平整度、形貌和洁净度的要求不高，即使在表面起伏较大甚至存在颗粒的情况下，也可以形成良好键合。
陈继超等人利用银锡共晶键合技术实现了MEMS压力传感器的气密封装。
他们对Ag-Sn共晶键合工艺中3个参数：加热温度、加热时间和静载荷大小做了对比实验与分析。
实验结果表明，温度为230℃、加热时间为15min、静载荷为0.0039MPa~0.0078MPa时都能达到较好效果[2]。
2.2黏着键合黏着键合是使用黏合剂将圆片键合的一种技术。
doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.2020100066适用于无引线封装的SOI 压力敏感芯片总体结构李 村1， 杨鑫婉1， 赵玉龙1， 程 鑫2， 田 雷2(1. 西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049; 2. 中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江 哈尔滨 100048)摘 要: 无引线封装技术能够将采用SOI 技术的MEMS 压力传感器的工作温度提高到300 ℃以上，解决传统充油封装无法耐受高温的问题，然而，无引线封装亦对SOI 压力敏感芯片结构提出新的挑战。
为应对此问题，该文提出适用于无引线封装的压力敏感芯片总体结构，主要研究压敏电阻掺杂浓度选择、重掺杂引线盘和金属点电极、键合玻璃结构、硅玻键合静电密封环等内容。
通过大面积重掺杂的引线盘及金属点电极的设计解决硅-玻璃在电路器件层的静电键合问题。
在键合玻璃上设计通孔，其位置对应金属点电极，解决电极厚度对键合的影响问题，同时实现欧姆接触。
设计静电密封环结构，解决压力敏感膜片及测量电路的密封问题。
最后，研制适用于无引线封装的SOI 压力敏感芯片样片，证明该文压力敏感芯片总体结构有效。
关键词: 耐高温; SOI; 压力传感器; 无引线封装; MEMS; 压阻效应中图分类号: TP212.1文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2020)12–0054–06SOI pressure sensor chip suitable for leadless packageLI Cun 1, YANG Xinwan 1, ZHAO Yulong 1, CHENG Xin 2, TIAN Lei 2(1. School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China;2. The 49th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Harbin 100048, China)Abstract : Leadless package technology can increase the operating temperature of MEMS pressure sensors using SOI technology to above 300 ℃, which can replace traditional oil-filled package. However, leadless package also proposes new challenges for the design of SOI pressure sensor chips. In order to solve this problem, this paper proposes a new pressure sensor chip which is suitable for leadless package. This paper mainly studies the doping concentration of piezoresistor, heavily doped lead pads, metal point electrodes,bonding glass structure, and seal ring. The design of large-area heavily doped lead plates and metal point electrodes solve the problem of silicon-glass bonding in the top device layer. Through holes are designed on the bonding glass, and their position corresponds to the metal point electrode, which solves the influence of electrode thickness on the bonding and realizes ohmic contact at the same time. The sealing ring is designed to solve the sealing problem of pressure sensitive diaphragm and measuring circuit. Finally, a sample of SOI pressure sensor chip suitable for leadless package is developed, which proves the effectiveness of the pressure收稿日期: 2020-10-20；收到修改稿日期: 2020-11-20基金项目: 国家重点研发计划(2018YFB2002900)作者简介: 李 村（1986-），男，山东潍坊市人，讲师，博士，研究方向为微纳传感与制造技术。
浅谈SOI技术及其优点与应用（李元凯西安电子科技大学710126）摘要：与体硅材料和器件相比，SOI具有许多的优点。
比如高速度、低功耗、低软错误、抗闭锁效应、与现有的硅工艺兼容等，因此被称为二十一世纪的微电子技术。
SOI技术也越来越受到业界的关注。
本文综述了SOI技术及其优点与应用。
关键词：SOI(Silicon -on-insulator) 寄生电容闭锁效应SIMOX技术BESOI技术Smart-Cut技术ELTRAN技术1、前言集成电路发展到目前极大规模的纳米技术时代, 要进一步提高芯片的集成度和运行速度, 现有的体硅材料和工艺正接近它们的物理极限, 在进一步减小集成电路的特征尺寸方面遇到了严峻的挑战, 必须在材料和工艺上有新的重大突破。
目前在材料方面重点推动的绝缘体上的硅(SOI ,Silicon- on- insulator)等, 被业界公认为纳米技术时代取代现有单晶硅材料的解决方案之一,是维持Moore 定律走势的一大利器。
图1 为国际上SOI材料头号供应商- - 法国Soitec 公司给出的先进材料的发展路线图。
SOI、绝缘体上应变硅(sSOI)和绝缘体上锗(GOI)将成为纳米尺度极大规模集成电路的高端衬底材料。
2、什么是SOI?SOI（Silicon-On-Insulator）指的是绝缘衬底上的硅。
SOI技术被国际上公认为“二十一世纪的硅基础电路技术”。
它是一种在硅材料与硅集成电路的巨大基础上出现的、有独特优势的、能突破硅材料与硅集成电路限制的新技术。
SOI的基本结构如图2所示：图2：（a）绝缘体作为衬底（b）绝缘薄膜位于绝缘体上3、SOI技术的优点SOI是一种具有独特的“Si/ 绝缘层/Si”三层结构的新型硅基半导体材料。
它通过绝缘埋层( 通常为SiO2) 实现了器件和衬底的全介质隔离, 在器件性能上具有以下优点:1) 减小了寄生电容, 提高了运行速度。
与体硅材料相比, SOI 器件的运行速度提高了20- 35%;2) 具有更低的功耗。
上海新傲科技股份有限公司商业分析公司篇公司简介上海新傲科技股份有限公司前身上海新傲科技有限公司，成立于2001年，2009年6月整体变更改制为上海新傲科技股份有限公司，是一家致力于高端硅基材料研发与生产的高新技术企业，由中科院上海微系统所牵头，联合中外投资者设立。
公司成立至今，获得了国家工业与信息化部、科技部、中国科学院以及上海市有关部门的大力支持。
新傲公司现有注册资本人民币1。
5亿元，拥有高素质的管理与技术团队，以国际一流半导体企业的模式，高起点、高标准地推进新傲事业的发展。
公司优势/业务特色SOI:新傲公司目前是中国唯一的SOI材料生产基地，也是世界上屈指可数的SOI材料规模化供应商之一。
拥有SIMOX（注氧隔离）、Bonding（键合）和Simbond（完全自主开发的SOI新技术）三类SOI晶片制造技术，能够提供100mm（4英寸）、125mm（5英寸）和150mm（6英寸）SOI晶片和SOI 外延片，小批量提供8英寸SOI片。
产品系列包括高剂量、低剂量、超薄、高阻SIMOX晶片，Bonding晶片，Simbond晶片，并可根据用户需求外延到所需的表层硅厚度，并于2004年8月发布了我国首项SOI制备工艺企业标准。
新傲公司丰富的产品能够覆盖SOI的所有应用领域，产品质量和技术能力得到了国际著名公司的认可。
目前，新傲公司的产品90%以上销售到美、日、欧、俄、韩、台湾和新加坡等地，并成为Intel、NXP、TOSHIBA、TI、IBM等国际知名公司的供货商。
EPI:新傲公司目前也是中国技术领先的外延硅片供应商。
作为国内首家合资外延厂商，新傲公司可以提供4-6英寸的所有规格与要求的外延硅产品和外延加工服务，现已开始批量提供8英寸外延片。
2003年起，仅用三年时间，新傲就已经建设成为国内产品质量最好、技术水平最高、生产规模最大的的外延企业。
现今，新傲公司的外延客户现已遍及美、日、韩、台、俄、印等国家和地区，其中包括日本三菱、夏普、VISHAY、华润上华等国际知名公司。
第58卷第4期 2021年4月撳纳电子技术Micronanoelectronic TechnologyVol.58 No.4April 2021t)M E M S与待感眾$DOI：10. 13250/ki.wndz.2021. 04. 007基于SO I的MEMS高温压阻式压力传感器单存良a’b，梁庭a’b，王文涛a’b，雷程a’b，薛胜方a’b，刘瑞芳a’b，李志强a’b(中北大学仪器与电子学院a.仪器科学与动态测试教育部重点实验室；b.动态测试技术山西省重点实验室，太原 030051)摘要：基于高温环境下压力实时监测的广泛需求，设计并制备了一种最大量程为1.5 MPa的绝缘体 上硅（SOI)压阻式压力传感器。
根据压阻效应原理和薄板变形理论，完成了传感器力学结构和电 学性能的设计，采用微电子机械系统（MEMS)加工工艺完成了敏感芯片的制备，并使用了一种可 耐300 °C高温的封装技术。
实验中采用了常温压力测试平台和压力-温度复合测试平台进行测试，测试结果表明，封装后的传感器在常温环境下具有良好的非线性误差、迟滞性和重复性，其灵 敏度可达到0.082 8 mV/kPa,同时在300 °C高温环境中其灵敏度仍可达0.063 8 mV/kPa。
关键词：高温压力传感器；微电子机械系统（MEMS);压阻效应；灵敏度；倒装封装中图分类号：TP212; TH703 文献标识码：A文章编号：1671-4776 (2021) ()4_0325-(_)7MEMS High Temperature PiezoresistivePressure Sensor Based on SOIShan Cunliang*,b,Liang Ting*'b,Wang Wentao8,b,Lei Chenga-b,Xue Shengfang*'b,Liu Ruifang a,b,Li Zhiqianga,b(a. Ke y Laboratory o f Instrum entation Science and D ynam ic M easurement o f M inistry o f Education；b. Sh a n xi Provincial K ey Laboratory o f D ynam ic Testing T echnology，School o f Instrum ent andElectronics, North U niversity o f China , Taiyuan030051, C hina)Abstract：Based on the wide demand for real-time pressure monitoring in high temperature environment,a piezoresistive pressure sensor with the maximum range of 1. 5 MPa based on silicon-on-insulator (SOI)was designed and prepared.According to the principle of piezoresistive effect and the theory of thin plate deformation,the mechanical structure and electrical properties of the sensor were designed.The sensitive chip was prepared by the micro-electromechanical system (MEMS)processing technology,and a packaging technology to withstand high temperature of300 °C was used.A room temperature pressure test platform and a pressure-temperature composite test platform were used for testing in the experiment.The test results show that the encapsulated sensor has good nonlinear error,hysteresis and repeatability at room temperature,and收稿日期：2020-11-03基金项目：山西省重点研发计划项目（201903D121123);山西省自然科学基金项目（201801D121157, 201801D221203)通信作者：梁庭，E-mail:********************.cn325徵M电子技术its sensitivity can reach0. 082 8 mV/kPa,while its sensitivity can still reach0. 063 8 mV/kPa at 300 °C high temperature.Keywords: high temperature pressure sensor；micro-electromechanical system(MEMS)；pie-zoresistive effect；sensitivity；flip chip packageEEACC： 7230M； 2575Fo引百高温恶劣环境下，压力的原位测量需求广泛存 在于各领域中，如汽车和飞机发动机舱内部的高温 压力测量控制、航空航天飞行器外表面高温压力测 量等。
传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies ）2019年第38卷第2期檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸殠殠殠殠应用技术DOI ：10．13873/J．1000—9787（2019）02—0154—03圆片级叠层键合技术在SOI 高温压力传感器中的应用齐虹1，丁文波1，张松2，张林超1，田雷1，吴佐飞1（1．中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江哈尔滨150001；2．火箭军驻哈尔滨地区军事代表室，黑龙江哈尔滨150001）摘要：针对绝缘体上硅（SOI ）异质异构结构特点，提出了两次对准和两次阳极键合工艺方法，实现了圆片级SOI 高温压力传感器硅敏感芯片的叠层键合。
采用玻璃—硅—玻璃三层结构的SOI 压力芯片具有良好的密封性和键合强度。
经测试结果表明：SOI 高温压力传感器芯片键合界面均匀平整无缺陷，漏率低于5ˑ10－9Pa ·m 3/s ，键合强度大于3MPa 。
对芯片进行无引线封装，在500ħ下测试得出传感器总精度小于0．5%FS 。
关键词：叠层键合；绝缘体上硅；高温压力传感器；异质异构中图分类号：TP 212．1文献标识码：A文章编号：1000—9787（2019）02—0154—03Application of wafer-level laminated bondingtechnology in SOI high-temperature pressure sensorQI Hong 1，DING Wen-bo 1，ZHANG Song 2，ZHANG Lin-chao 1，TIAN Lei 1，WU Zuo-fei 1（1．The 49th Ｒesearch Institute of China Electronics Technology Group Corporation ，Harbin 150001，China ；2．Military Ｒepresentative Office of the Ｒocket Army at Harbin ，Harbin 150001，China ）Abstract ：Aiming at the heterogeneous structural characteristics of silicon on insulator （SOI ），a technique of twice alignment and twice anode bonding is proposed ，to achieve laminated bonding of silicon sensitive chip of wafer-level SOI high temperature pressure sensor．SOI pressure chip with three-layer structure of glass-silicon-glass has good sealing and bonding strength．After testing ，bonding interface of SOI high temperature pressure sensor chip is uniform ，formation without defects ，leak rate is below 5ˑ10－9Pa ·m 3/s ，bonding strength is over 3MPa．And the chip is packaged without lead ，it is obtained by test that the total precision of the sensor is less than 0．5%FS in 500ħ．Keywords ：laminated bonding ；silicon on insulator （SOI ）；high temperature pressure sensor ；heterogeneous structural引言圆片级键合技术在微机械加工中广泛应用，它可以将相同的或不同的衬底，通过机械或电作用永久地连结成一体。
圆片级键合从技术上分为两类：直接键合和中间层键合［1］。
阳极键合是圆片级键合技术中较为典型的工艺，是金属与玻璃以及其他绝缘体之间的静电键合技术，主要应用压力传感器、加速度传感器、微陀螺仪等微传感器和微执行器的封装领域。
目前，针对硅－玻璃间的两层阳极键合技术较为成熟，但随着微系统技术的快速发展，对新型微结构传感器的封装技术提出更高的要求。
尤其在航空航天、石油、化工、冶金、汽车、工业过程控制、兵器制造中急需耐高温压力传感器［2］，特别是在恶劣的环境下，比如发动机、航天飞行器、高速导弹及卫星等耐热腔体和表面各部分的压力测量中，对压力传感器的使用温度要求更高［3］。
以硅为衬底材料的绝缘体上硅（silicon on insulator ，SOI ）是最受瞩目的材料，其高温特性使之成为制作高温传感器的优质材料［4］。
无引线封装结构的SOI 高温压力传感器，利用SOI 的单晶硅膜制备出压敏电阻条，在硅敏感芯片正面和背面分别与玻璃进行叠层键合，在硅敏感芯片电极与壳体管脚间采用导电的无引线封装结构，取消了软引线连接，解决了含油封装压力传感器中硅油耐温差的问题，因此，该结构的SOI 高温压力传感器其使用温度可达500ħ［5］。
本文提出了采用两次键合及两次对准工艺方法，实现收稿日期：2018—12—13451第2期齐虹，等：圆片级叠层键合技术在SOI高温压力传感器中的应用玻璃—硅—玻璃三层SOI压力芯片结构，保证了敏感芯片在高温环境下的气密性和键合强度，并给出了传感器在500ħ下的测试数据。
1SOI器件中圆片级叠层键合技术的应用本文采用的圆片级叠层阳极键合技术主要应用于SOI高温压力传感器制作中，通常情况下，压力传感器采用敏感芯片与玻璃键两层结构，但这种结构存在着敏感芯片只有一面键合了玻璃，另一面为悬浮结构，在不同的温度条件下，由于玻璃和硅的热膨胀系数不同，将引起敏感芯片的形变，从而导致高温敏感器件在高宽温区内产生较大的漂移。
因此，SOI高温压力传感器更适合于三层键合结构。
1．1SOI压力敏感芯片结构SOI高温压力传感器的核心是敏感芯片，其采用了SOI衬底材料，电阻层与硅衬底间有一层绝缘层，经过离子注入、电阻刻蚀、氧化等工艺在器件层表面形成图形化结构，经过异性腐蚀将衬底硅制成硅杯。
在硅芯片的两侧均键合有玻璃，将硅芯片置于两层玻璃中间，形成三明治结构，如图1所示。
图1SOI压力敏感芯片结构示意图1．2SOI器件阳极键合阳极键合其实质是固体电化学反应，在阳极硅氧化释放电子，阴极玻璃中Na+得到电子还原，硅—玻璃界面中有Si－O键生成，使硅片与玻璃形成良好封接。
紧密接触的硅/玻璃界面会发生化学反应，形成牢固的化学键。
硅片/玻璃界面电化学反应如下［6，7］：阳极（硅面）：Si+2H2O→SiO2+4H++4eSi+O－Si－OH→Si－O－Si+H++e与硅面接触的玻璃面：Na2O→2Na++12O2+2eNa2+H+→2Na++OH－阴极（玻璃面）：Na2O+e→Na从公式中可看出，阳极硅被氧化释放电子，阴极玻璃中Na+被还原得到电子，硅—玻璃界面处形成Si－O－Si键结构，并与玻璃耗尽层的氧负离子及网络基体构成硅氧复合氧化物，从而完成瞬间键合。
随着键合时间的延长，玻璃耗尽层的厚度增加，电流迅速减少，最后稳定在一很小的数值上。
在电场力作用下，玻璃中的氧负离子向界面迁移，使玻璃界面发生了弹性变形和黏性流动与硅界面紧密接触，最后发生氧化反应生成硅氧复合化合物，形成永久键合。
在高温500ħ下，Si－O－Si键也不会被破坏，静电封接的敏感芯片用于高温压力传感器中是可行的。
SOI器件层键合不同于单晶硅衬底键合，属于异质异构3D封装，因此需要对键合温度、电压、时间等参数综合考虑。
同时如果采用传统的直接施加直流高压方法键合，会导致直流高压击穿SOI材料的中间氧化层，给中间氧化层造成损伤，影响器件的可靠性，如图2所示。
采取侧壁夹具加电方法或衬底无损加电方式，可以有效避免这种电击穿的产生。
图2SOI材料键合中氧化层击穿示意图1．3工艺方法SOI压力敏感芯片圆片级叠层键合采用两次对准和两次键合方法实现叠层静电键合。
硅玻璃键合质量受温度、电压、反应室内环境压力以及电极形状等诸多因素的影响，任何一步工艺操作不当，均会造成键合强度降低，甚至键合失效，严重降低器件的可靠性［8］。
为了提高压力传感器耐高温性能和可靠性，在工艺过程中要特别注意：1）两静电键合材料的热膨胀系数要近似匹配，否则在键合完成冷却过程中会因内部应力较大而破碎，同时考虑耐高温玻璃材料的选取。
2）与阳极接触的电极形状会影响键合效果，点接触电极不会使键合界面产生孔隙，而双平行板电极会使键合体界面产生部分孔隙，但后者键合的速率比前者快。
3）表面状况对键合力也有影响，键合表面平整度和清洁度越高，键合质量越好。
表面起伏越大，静电引力越小，表面相同的起伏幅度，起伏越圆滑的情况静电引力越大。
4）键合前的图形对准非常重要，由于芯片在键合前已形成敏感结构，这就需要在键合前将玻璃孔与芯片电极精准的对位，避免对准偏移导致后续封装的可靠性降低。
将引压孔与敏感腔精准对位，可避免器件的非线性降低。
本文采用AML-AWB04键合机实现SOI器件圆片叠层键合，分别在玻璃和SOI硅片上制作对准标记，如图3所示。
玻璃上标记是通过喷砂工艺制作的十字图形，硅片上的标记是通过光刻制作的金属方块图形，对准精度误差控制在ʃ3μm以内。
首先将一片玻璃与硅片正面进行第一次对准键合，然后再将另一片玻璃与一次键合后的基片硅551杯面进行二次对准键合，完成玻璃—硅—玻璃的三层键合。
图3叠层键合对准标记在圆片进行清洗、对准后根据SOI器件结构特点采用侧壁加电方式，施加约1000V键合电压，键合过程始终保持在380ħ和10－5mbar的真空环境中，键合时间约20min 以上。
图4为键合叠层键合的SOI压力传感器圆片。
图4叠层键合的SOI压力传感器圆片2性能测试2．1键合强度测试采用直拉法检测键合强度，直拉法［9］是用拉开键合片的最大拉力来表示键合强度。
测试仪器为自制拉伸试验台，试验前在圆片上、中、下、左、右共5个位置抽取5只芯片，通过快速粘结剂将芯片表面与拉力夹具粘合在一起，充分固化24h以上再进行抗拉强度测试，加载直接至键合界面断裂，最先开裂的封接面即为芯片的键合强度。
图5中给出了不同位置芯片拉断的显微镜照片，观察拉伸样品键合区域的断裂表面，均可观察到玻璃表面裂开的现象，在硅－玻璃键合界面并未被拉断。
