一种采用圆片级真空封装的全硅MEMS三明治电容式加速度计

全硅MEMS加速度计具有温度特性好、封装体积小、成本低的优点,从而成为小型化GNC(制导、导航与控制)系统的关键器件。给出了一种具有三层硅结构的MEMS三明治加速度计的设计、加工以及圆片级真空封装方法,其中,中间硅摆片的3D结构通过双面KOH湿法腐蚀制造,腐蚀过程中使用台阶化的SiO_2作为硬掩模。硅盖板的加工主要通过KOH各向异性腐蚀和电感耦合等离子体垂直刻蚀完成。最后,上、下硅盖板通过基于Au-Si共晶反应的全硅键合技术从两侧与硅中间摆片进行键合,并实现圆片级真空封装。三明治加速度计的腔体内封装了压力为200 Pa的高纯氮气。测试结果表明,所述加速度计的闭环输出灵敏度为0.575 V/g,零位误差为0.43 g。加速度计的-3dB带宽为278.14Hz。加速度计1 h的输出稳定性为2.23×10-4 g(1σ)。加速度计在全温范围(-40℃~60℃)内的输出漂移为45.78 mg,最大温度滞环为3.725 mg。

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。