Author Affiliations
Abstract
1 Science and Technology on Electronic Test & Measurement Laboratory, North University of China, Taiyuan 030051, China
2 Department of Physics, Taiyuan Normal University, Jinzhong 030619, China
3 Institute of Computational and Applied Physics, Taiyuan Normal University, Jinzhong 030619, China
This paper presents an all-SiC fiber-optic Fabry-Perot (FP) pressure sensor based on the hydrophilic direct bonding technology for the applications in the harsh environment. The operating principle, fabrication, interface characteristics, and pressure response test of the proposed all-SiC pressure sensor are discussed. The FP cavity is formed by hermetically direct bonding of two-layer SiC wafers, including a thinned SiC diaphragm and a SiC wafer with an etched cavity. White light interference is used for the detection and demodulation of the sensor pressure signals. Experimental results demonstrate the sensing capabilities for the pressure range up to 800 kPa. The all-SiC structure without any intermediate layer can avoid the sensor failure caused by the thermal expansion coefficient mismatch and therefore has a great potential for pressure measurement in high temperature environments.
SiC pressure sensor optical-fiber high temperature direct bonding Photonic Sensors
2022, 12(2): 130
1 山东大学 1. 光学高等研究中心, 山东 青岛 266237
2 2. 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
3 3. 新一代半导体材料研究院, 济南 250100
晶圆低温直接键合技术与传统键合方式相比具有对晶片及器件损伤小、无中介层污染、无需外部电场辅助等优势,在功率型半导体光电及电力电子器件、大功率固体激光器、MEMS、光电集成等领域具有巨大的应用潜力。文章从低温直接键合技术的发展历程入手,重点介绍了湿法疏水键合、湿法亲水键合和等离子体活化键合的物理化学机制。系统阐述了低温直接键合的工艺流程和键合强度的表征方法,探讨了低温直接键合的技术发展趋势,并对低温直接键合工艺的改善和创新应用拓展进行了展望。
低温 直接键合 亲水 疏水 等离子体活化 low temperature direct bonding hydrophilic hydrophobic plasma activation
1 山东大学物理学院，济南 250100
2 山东大学，激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，青岛 266000
铌酸锂晶体集电光、声光和非线性光学等物理特性于一身，且透光范围宽，作为一种重要的光学材料被广泛应用于通信、传感等领域。通过离子注入与直接键合的方式制备出的铌酸锂单晶薄膜材料，保留了铌酸锂体材料的优秀物理特性，并且具有高折射率对比度的优点，使光子器件在集成度和性能上都得到了很大程度的提升。本文介绍了铌酸锂薄膜的制备及应用，展示了直径6英寸(1英寸=2.54 cm)的铌酸锂单晶薄膜。将硅单晶薄膜覆盖在铌酸锂单晶薄膜上面，形成一种新型的复合薄膜材料，结合了铌酸锂出色的光学性能和硅出色的电学性能，本文报道了直径3英寸的复合薄膜材料，X射线证明硅薄膜是单晶结构，这种复合薄膜在未来的集成光电芯片中具有应用潜力。
铌酸锂 薄膜 离子注入 直接键合 化学机械抛光 lithium niobate thin film ion implantation direct bonding chemical mechanical polishing
键合晶体作为激光工作物质，可以有效地控制热负载，减小端面的变形和损伤，降低光束的波前畸变。基于键合面缝隙闭合理论，分析了激光晶体的键合条件，计算了Nd∶YAG、Nd∶YVO4和蓝宝石晶体在光胶时键合面处的哈梅克常数和表面能，讨论了这三种材料在制作键合晶体时需要满足的条件，对比了制作的难易程度。以YAG-Nd∶YAG晶体为例进行了光胶实验，验证了键合条件的合理性；对热处理后的YAG-Nd∶YAG键合晶体进行抽运光照射实验，证明了键合强度和键合稳定性满足实验要求。提出的晶体键合条件判断方法可以为键合晶体的选材和键合工艺的参数优化提供参考。
激光光学 激光晶体 直接键合 哈梅克常数 均方根粗糙度 峰顶半径 中国激光
2016, 43(10): 1001009
1 华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉 430074
2 湖北工业大学 机械工程学院，武汉 430068
基于氧等离子体活化的硅硅直接键合是一种新型的低温直接键合技术。为了优化工艺参数，得到高质量的键合硅片，选用正交试验法，研究了氧等离子体活化时间、活化功率、氧气流量三个重要的工艺参数对键合的影响，并采用键合率评估键合质量。研究结果表明，活化功率对键合率的影响最大，氧气流量次之，活化时间对结果影响最小，据此结论，在上述工艺中需重点关注活化功率和氧气流量的参数选择。
氧等离子体 硅硅直接键合 正交试验 oxygen plasma silicon direct bonding orthogonal experiments
1 湖北工业大学现代制造质量工程湖北省重点实验室
2 湖北工业大学机械工程学院,武汉 430068
3 湖北工业大学武汉大学 动力与机械学院，武汉 430072
多层圆片键合是实现三维垂直互连封装的重要工艺步骤。利用紫外辅助表面活化技术，实现了多层硅圆片的直接键合。实验将清洗后的硅圆片放置在紫外光下进行照射，经过3min的光照后显著提高了表面能，在不借助外力及电压的情况下，实现了自发性的预键合。通过红外透射观测键合界面，发现键合界面中心区无明显缺陷；对界面横断面的直接观测表明键合过渡层十分薄，证明了多层硅圆片已经结合成为一个整体，其键合工艺可应用于三维垂直通孔互连中。
多层键合 直接键合 三维封装 紫外 multilayer bonding direct bonding threedimensional vertical packaging ultraviolet
