摘要：晶圆级键合技术已经成为半导体先进封装工艺中的核心技术,除了封装领域外,晶圆级键合技术在其他领域也得到了广泛的应用。在制作大功率LED的过程经常遇到的问题,有源层发热量大,而用来生长有源层氮化镓的蓝宝石衬底是热的不良导体,温度的升高会影响LED的发光效率,使上能级的激发电子弛豫,能带发生偏移。硅是热的良导体,如果把发光层转移到硅衬底上,可以使产生的热量很快的传导出去,降低发光温度,提高发光效率。晶圆级键合技术还是制作SOI(绝缘体上硅),CIS (COMS图像传感器)的重要基础技术,并且已经在工业生产中获得大规模的应用。本论文中,主要研究和开发了较低温度下的金金键合技术。本论文实验采用等离子体活化技术,用实验室设计制造的RIE-ICP等离子活化刻蚀设备探索不同气体的等离子体对金层活化性能的影响。1.利用以Cr/Au为过渡层的Si-Si键合,通过控制键合层Au层的厚度,研究了Au层厚度对键合率的影响；2.利用合适厚度的Au层,以Ti/Pt/Au为金属过渡层,通过硅晶圆和蓝宝石的键合样片,探索了等离子体表面活化对键合率的影响。我们设计了三个表面活化对比实验,分别是Ar等离子体活化,Ar+Oz等离子体活化,O2/Ar+H2等离子体活化三组实验。3.对活化后的金属过渡层Au层进表面形貌所发生的变化进行了分析。用AFM对活化后的Au层表面进行了粗糙度、功率谱密度等表面形貌的分析,活化后,Au层的表面形貌得到了一定程度的改善,功率谱密度曲线向着有利于键合的方向移动。4.对活化后的Au层进行了XPS能谱测试,活化后的键合层表面C、0等元素的含量减少,说明等离子体活化产生了清洗作用,去除了表面的沾污；活化后表面大部分Au元素价态为零,并出现了一部分悬挂键,悬挂键的出现有利于不同晶圆之间Au原子的扩散。5.对键合样片进行了SAM扫描,SEM扫描,通过对键合样片出现的空洞的分析,验证了之前认为的,等离子体活化可以提高键合率的猜测,通过对比确定了最佳的气体组分和合适的活化方案。同时,我们也探索了键合时间,键合温度,键合压强对键合率的影响,通过调整相关要素,可以把键合温度降低到200℃左右,时间允许的条件下,可以将键合温度降低到100℃。本论文创新点：1.使用磁控溅射的方法在硅晶圆上生长金属中间过渡层Cr/Au,通过改变金属层厚度,得到了金属中间层与键合率的关系；2.探索了等离子体表面活化工艺对键合率的影响,并确定了一套比较适合Au-Au键合的活化方案；3.利用金属中间层Ti/Pt/Au,在较低的温度下实现了硅晶圆和蓝宝石的键合,键合强度满足后续工艺的要求。