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近年来,随着科学技术的发展,微机电系统在越来越多的领域中得到了广泛的应用。但作为微机电系统封装的关键技术——半导体硅与玻璃的阳极键合技术,仍然存在着许多问题。目前国内外多采用Pyrex与SD-2玻璃作为与硅基片封装的阳极键合材料。这两种玻璃不但具有较低的蚀刻速率,而且随温度的变化其热膨胀系数与硅片不甚匹配,导致封装后残余应力较大,给封装工艺带来困难。与上述两种玻璃相比,微晶玻璃具有机械强度高、硬度大、耐磨性好;具有良好的化学稳定性和热稳定性;电绝缘性能优良、介电损耗小、介电常数稳定等优点。因此本课题采用微晶玻璃代替传统玻璃,以期在较低温度下(<350℃)实现微晶玻璃与硅片的良好键合。本课题选用Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)系统微晶玻璃作为与硅片适配的阳极键合基片材料。用传统的熔体冷却法制得该系统基础玻璃,利用差热分析(DTA)确定基础玻璃的核化与晶化温度,然后采用不同的热处理制度对基础玻璃进行热处理。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了微晶玻璃的主晶相的种类、尺寸大小、含量与微观结构形貌,分析了热处理制度对微晶玻璃热学性能、力学性能、电阻率以及介电性能的影响。在温度为200~400℃,电压为400~600V的条件下,进行了微晶玻璃与硅片的阳极键合实验,研究了电压、温度、时间等工艺参数对阳极键合性能的影响。并通过对键合微观表面、界面的分析,进一步探讨了微晶玻璃与硅片阳极键合的机理。获得了以下研究成果:1、随着核化与晶化时间的增加,微晶玻璃的主晶相均为β-锂辉石不变,其热膨胀系数增大,抗折强度先增大后减小,电阻率增大,介电常数与介电损耗均呈减小的趋势。2、当热处理制度为670℃/3h、80℃/3h时,微晶玻璃的热膨胀系数为31.16×10-7/℃(200~400℃),抗折强度为186.64MPa,电阻率为1.02×1012(?)·m (20℃),介电常数为21.5(20℃),适合与硅片进行阳极键合。3、键合强度随电压、温度的增加而增大,电压、温度对键合性能影响较大,时间对键合性能影响较小。当电压为500V时,温度低于200℃时则不能实现键合。在电压为500V,温度为400℃时,键合强度最大为10.25 MPa。本研究得到国家自然科学基金(50472039)和湖北省自然科学基金(2005ABA011)的资助。