微机电系统封装技术

首先提出了MEMS封装技术的一些基本要求,包括低应力、高真空、高气密性、高隔离度等,随后简要介绍了MEMS封装技术的分类。在此基础上,综述了三个微机电系统封装的关键技术:微盖封装、圆片级芯片尺寸封装和近气密封装,并介绍了其封装结构和工艺流程。

应用于MEMS封装的TSV工艺研究

开展了应用于微机电系统(MEMS)封装的硅通孔(TSV)工艺研究,分析了典型TSV的工艺,使用Bosch工艺干法刻蚀形成通孔,气体SF6和气体C4F8的流量分别为450和190 cm3/min,一个刻蚀周期内的刻蚀和保护时长分别为8和3 s;热氧化形成绝缘层;溅射50 nm Ti黏附阻挡层和1μm Cu种子层;使用硫酸铜和甲基磺酸铜体系电镀液电镀填充通孔,比较了双面电镀和自下而上电镀工艺;最终获得了硅片厚度370μm、通孔直径60μm TSV加工工艺。测试结果证明:样品TSV无孔隙;其TSV电阻值小于0.01Ω;样品气密性良好。

基于双面盲孔电镀的硅通孔工艺研究

针对当前微机电系统(MEMS)发展对小型化封装的需求,设计了一种高可靠性、低成本、高深宽比的硅通孔(TSV)结构工艺流程。该工艺流程的核心是双面盲孔电镀,将TSV结构的金属填充分为正、反两次填充,最后获得了深度为155μm、直径为41μm的TSV结构。使用功率器件分析仪对TSV结构的电学性能进行了测试,使用X光检测机和扫描电子显微镜(SEM)分别观察了TSV结构内部的缺陷分布和填充情况。测试结果证明,TSV样品导电性能良好,电阻值约为1.79×10^(-3)Ω,孔内完全填充,没有空洞。该研究为实现MEMS的小型化封装提供了一种解决方法。

芯片粘接对MEMS结构稳定性的影响

由可动结构组成的MEMS器件容易受到封装工艺引入的热失配应力的影响。这种影响不仅会改变器件性能,还会影响其可靠性。从MEMS结构稳定性角度研究封装效应,阐明封装可能彻底改变MEMS的结构稳定性状态,产生屈曲、黏附等可靠性问题。在传统结构黏附模型上,分析了屈曲梁的振动特性和黏附行为。通过表面加工多晶硅梁结构的实验,结合理论模型证明,常规芯片粘接工艺会在梁结构中引入显著压应力,完全改变器件的稳定性状态,并使谐振频率和接触电阻这两个参数发生显著变化。

感应加热硅衬底上的金膜用于圆片键合(英文)

选用垂直于其表面的射频磁场对镀金膜的硅片进行了感应加热,由于磁场对材料加热具有选择性,感应热量首先作用于硅片上的金膜内,硅片先被传导加热到一定温度,然后被感应加热。理论上分析了该方法的可行性,初步试验结果表明,虽然金膜厚度低于感应趋肤深度,但在没有应用感应加热基座的情况下,几秒钟内就形成了金硅共晶相。另外,升温速度快,有效减少了加热过程中金对硅的扩散影响,该方法可广泛用于微系统封装中的圆片键合。