來源：芯讀者

一、什么是金屬共晶鍵合

金屬共晶鍵合是利用金屬間的化學反應，在較低溫度下通過低溫相變而實現的鍵合，鍵合后的金屬化合物熔點高于鍵合溫度。該定義更側重于從材料科學的角度定義。

思考：那么我們如何設計鍵合工藝呢？合金相圖是核心，也就是要考慮溫度、合金成分；第二點是，要么形成金屬共晶，要么形成金屬間化合物，這是金屬鍵合的核心點。

（圖片來自，三維集成技術）

所以，基于以上思考，不難引出另外一種基于金屬鍵合的晶圓鍵合方式，也就是固液間擴散法（Solid Liquid Inter Diffusion，SLID）。即利用低熔點金屬熔化為液相，與高熔點金屬擴散形成金屬間化合物。

常見低熔點金屬：Bi，271℃ Sn，231℃ In，156℃ （一般以400℃以下為低熔點）

（圖片，來源金屬相圖手冊）

二、常見的共晶合金體系

Al/Si （88.7Al/11.3Si 共晶溫度：577℃）

Si/Au（97.1Si/2.9Au 共晶溫度：363℃）

Sn/Ag（95Sn/5Ag 共晶溫度：221℃）

Au/Ge（88Au/12Ge 共晶溫度：356℃）

Au/Sn（80Au/20Sn 共晶溫度：280℃）

Pb/Sn（60Pb/40Sn 共晶溫度：183℃）

合金相圖，小編不再截圖，參考我之前文章中附件中的，合金相圖手冊，自行下載。

三、共晶鍵合工藝

關于鍵合工藝的設計，在此小編僅僅從兩種鍵合材料的設計來討論這段loop的工藝。以Au-Sn合金體系鍵合為例。

注意，此草圖小編沒有畫氧化層以及種子層等，僅考慮鍵合層金屬。

首先通過金屬薄膜沉積，光刻，電鍍定義且形成金屬凸點結構，然后分別去除光刻膠與種子層，進行鍵合，回火。

（圖片來自，三維集成技術）

鍵合環節主要工藝參數：時間、溫度、鍵合壓力、鍵合氣體環境

四、共晶鍵合注意事項

1.鍵合過程中除了施加一定壓力溫度外，一般還需要通入少量氫氣與惰性氣體。

2.鍵合過程形成共晶造成膜層體積減小，可能出現空洞或裂縫，可以通過溫度，使低熔點金屬充分熔化，同時適當增加壓力保證鍵合界面充分接觸。

3.金屬共晶鍵合過程中，鍵合引起滑移較大，鍵合后對準精度較低。