La liaison anodique est une méthode de liaison de plaquettes largement utilisée dans l’industrie de la microélectronique pour sceller ensemble deux surfaces à l’aide d’une combinaison de chaleur et d’un champ électrostatique. Cette technique de collage est le plus souvent utilisée pour sceller une couche de verre sur une plaquette de silicium. Également appelé collage assisté par champ ou scellement électrostatique, il ressemble au collage direct dans la mesure où, contrairement à la plupart des autres techniques de collage, il ne nécessite normalement aucune couche intermédiaire, mais il diffère en ce qu’il repose sur l’attraction électrostatique entre les surfaces résultant du mouvement des ions positifs lorsque une haute tension est appliquée aux composants.
Il est possible d’utiliser une liaison anodique pour lier du métal au verre et, en utilisant une fine couche intermédiaire de verre, du silicium au silicium. Il est cependant particulièrement adapté au collage silicium-verre. Le verre doit avoir une teneur élevée en métaux alcalins tels que le sodium pour fournir des ions positifs mobiles ; un type spécifique de verre qui contient environ 3.5 pour cent d’oxyde de sodium (Na2O) est souvent utilisé.
Lors du processus de collage, les surfaces des deux composants sont lissées et soigneusement nettoyées pour assurer un contact étroit entre eux. Ils sont ensuite pris en sandwich entre deux électrodes, chauffées à 752-932° Fahrenheit (400-500° Celsius), et un potentiel de quelques centaines à mille volts est appliqué, de sorte que l’électrode négative, appelée cathode, est en contact avec le verre, et l’électrode positive, l’anode, est en contact avec le silicium. Les ions sodium chargés positivement dans le verre deviennent mobiles et se déplacent vers la cathode, laissant un déficit de charge positive près de la limite avec la plaquette de silicium, qui est ensuite maintenue en place par attraction électrostatique. Les ions d’oxygène chargés négativement du verre migrent vers l’anode et réagissent avec le silicium lorsqu’ils atteignent la limite, formant du dioxyde de silicium (SiO2) ; la liaison chimique résultante scelle les deux composants ensemble.
La technique est utilisée pour l’encapsulation de composants électroniques sensibles afin de les protéger des dommages, de la contamination, de l’humidité et de l’oxydation ou d’autres réactions chimiques indésirables. La liaison anodique est particulièrement associée à l’industrie des systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS), dans laquelle elle est utilisée pour protéger des dispositifs tels que des micro-capteurs. Le principal avantage de la liaison anodique est qu’elle produit une liaison solide et permanente sans avoir besoin d’adhésifs ou de températures excessivement élevées, comme cela serait nécessaire pour fusionner les composants ensemble. Le principal inconvénient du collage anodique est que la gamme de matériaux pouvant être collés est limitée et qu’il existe d’autres limitations sur les combinaisons de matériaux, car ils doivent avoir des coefficients de dilatation thermique similaires, c’est-à-dire qu’ils doivent se dilater à des vitesses similaires. lorsqu’il est chauffé, ou une dilatation différentielle peut provoquer une déformation et un gauchissement.