圆片级真空封装技术在MEMS陀螺中的应用

为维持MEMS硅微陀螺的真空度,利用两次硅-玻璃阳极键合和真空长期维持技术,实现了MEMS硅微陀螺的圆片级真空气密性封装。制作过程包括:先将硅和玻璃键合,在硅-玻璃衬底上采用DRIE工艺刻蚀出硅振动结构;再利用MEMS圆片级阳极键合工艺在10-5 mbar(1 mbar=100 Pa)真空环境中进行封装;最后利用吸气剂实现圆片的长期真空气密性。经测试,采用这种方式制作出的硅微陀螺键合界面均匀平整无气泡,漏率低于5.0×10-8 atm.cm3/s。对芯片进行陶瓷封装,静态下测试得出品质因数超过12 000,并对样品进行连续一年监测,性能稳定无变化。     

MEMS圆片级真空封装金硅键合工艺研究

提出一种适用于微机电系统(MEMS)圆片级真空封装的键合结构,通过比较分析各种键合工艺的优缺点后,选择符合本试验要求的金硅键合工艺.根据所提出键合结构和金硅键合的特点设计键合工艺流程,在多次试验后优化工艺条件.在此工艺条件下,选用三组不同结构参数完成键合试验.之后对比不同的结构参数分别测试其键合质量(包括键合腔体泄漏率...     

一种晶圆级封装的MEMS数控衰减器

设计实现了一种晶圆级封装的三位MEMS数控衰减器,工作频段DC～15 GHz,衰减范围0～35 dB,步进5 dB。衰减器采用MEMS工艺实现,信号传输采用共面波导（CPW）结构,6个直接接触式悬臂梁MEMS开关对称放置实现不同衰减量的切换,每个开关带有三个触点,电阻网络采用T型结构,整个衰减器实现晶圆级封装。测试结果显示,DC～15 GHz频段内实现了8个衰减态,衰减器插入损耗小于1.7 dB,回波损耗小于-15 dB,衰减平坦度小于±5%,功耗几乎为零。芯片尺寸为2.7 mm×2.7 mm×0.8 mm。     

MEMS封装朝向晶圆级发展

传统的MEMS长期依赖陶瓷封装，虽然行之有效，但MEMS产业已经酝酿向晶圆级封装（WLP）技术转变，而这一转变的部分驱动力则来自于越来越多的晶圆代工厂开始涉足于MEMS领域。     

MEMS封装技术及设备

概述了进入后摩尔时代的MEMS技术,通过TSV技术整合MEMS与CMOS制程,使得半导体与MEMS产业的发展由于技术的整合而出现新的商机。主要介绍了MEMS器件封装所面临的挑战及相应的封装设备。     

临时键合技术在晶圆级封装领域的研究进展

随着5G、人工智能和物联网等新基建的逐步完善,单纯依靠缩小工艺尺寸来提升芯片功能和性能的方法已经难以适应未来集成电路产业发展的需求。为满足集成电路的多功能化及产品的多元化,通过晶圆级封装技术克服摩尔定律物理扩展的局限性日趋重要。目前,在晶圆级封装正朝着大尺寸、三维堆叠和轻薄化方向发展的背景下,临时键合与解键合（TBDB）工艺应运而生。针对晶圆级封装领域可商用的TBDB技术,论述了不同TBDB工艺在晶圆级封装领域的研究进展及应用现状,明晰了不同TBDB技术所面临的挑战和机遇,提出了相应的解决方案,并展望了未来的研究方向。     

MEMS光栅陀螺制造与测试

根据MEMS光栅陀螺工作原理,对陀螺结构仿真,并进行了晶圆级陀螺制造.在ANSYS中建立陀螺结构模型,并进行仿真分析.仿真结果显示,其驱动模态为7 287 Hz,检测模态为7 288 Hz,频差为1 Hz,表明结构有高灵敏度.通过工艺设计,采用溅射、湿法腐蚀、深反应离子刻蚀、阳极键合等工艺成功制造了 MEMS光栅陀螺....     

铝锗键合技术及其在MEMS加速度计中的应用

本文提出了一种可与CMOS工艺兼容的MEMS晶圆级铝锗键合工艺。根据铝锗共晶键合的特点,设计了键合工艺流程,并通过对键合工艺(包括键合温度、键合时间、键合压强)安排多次试验,获得了优化的铝锗共晶键合工艺条件,并成功应用于MEMS加速度计产品的制作。     

MEMS封装技术及标准工艺研究

分析了MEMS的特点及封装工艺对MEMS的影响,给出了对MEMS封装的基本要求.研究了MEMS封装工艺中的一些关键技术,即硅-硅和硅-玻璃键合技术、清洗与引线键合技术、焊料贴片和胶粘技术以及气密封帽技术等,并给出了一些重要的研究结果.同时也介绍对几种MEMS惯性器件的封装要求及封装方法.     

MEMS圆片级封装用Cu-Sn低温键合机理与工艺研究

研究了利用低温等温凝固技术实现Cu-Sn键合在MEMS圆片级封装中的应用.基于Cu-Sn二元平衡相图,对键合层结构进行了设计,同时设计了用于测试的键合图形,并对设计的键合结构进行了流片实验.通过对圆片制作及键合等工艺的一系列优化,在250℃的低温条件下生成了熔点为415℃的金属间化合物,获得了良好的键合层.得到的键合样品剪切力强度值达到了GJB548B-2005标准的要求.研究表明,Cu-Sn等温凝固键合技术具有实际应用的潜力.     

MEMS低温圆片级键合密封工艺研究

研究了一种使用非光敏苯并环丁烯(BCB)材料的低温硅片级键合,并将其用于压力谐振传感器封装.采用AP3000作为BCB中的黏结促进剂,将谐振片与硅片或Pyrex 7740玻璃晶圆键合,程序简单,低成本,密封性能较高,且键合温度低于250℃.通过拉伸实验,这种键合的剪切强度高于40 MPa.所以此硅片级键合适用于压力传感器的封装.     

三明治电容式MEMS加速度计的器件级真空封装

为了降低微电子机械系统(MEMS)加速度器件的热机械噪声,提高信噪比,使之能应用于石油勘探和地震监测中,对一种三明治式电容加速度传感器的器件级真空封装工艺进行了研究。这种器件级真空封装方法采用可编程高真空封装设备和MEMS工业中常用的材料、工艺,可适用于不同尺寸或布局的MEMS芯片。利用该封装方法,对一种采用自停止腐蚀工艺在中间质量块键合层上制作出2个对称"V"型槽的三明治式电容加速度计进行了真空封装,并对封装后的器件进行性能测试。结果表明,该加速度计在有吸气剂的情况下,品质因子(Q)可达到76,理论热机械噪声为0.026μg/槡Hz,腔体内部压强小于13 Pa,He气细漏检测漏率低于3×10-10Pa.m3/s,氟油粗漏无气泡,满足地震监测要求。     

一种新型的封装发展趋势——圆片级封装

在军用电子元器件和民用消费类电路中,电子封装均起着举足轻重的地位。当今社会,电子技术日新月异,集成电路正向着超大规模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向迅速发展,对集成电路的封装技术提出了愈来愈高的要求,使得新的封装形式不断涌现,新的封装技术层出不穷。文中介绍了一种新型的封装发展趋势——圆片级封装技术,主要详述了圆片级封装的概念、技术驱动力,列举了主要厂家圆片级封装技术的应用情况。     

一种CMOS驱动器的晶圆级芯片尺寸封装

采用晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)工艺完成了一款小型化CMOS驱动器芯片的封装.此WLCSP驱动器由两层聚酰亚胺(PI)层、重分配布线层、下金属层和金属凸点等部分构成.完成了WLCSP驱动器的设计,加工和电性能测试,并且对其进行了温度冲击、振动和剪切力测试等可靠性试验.结果表明,经过晶圆级封装的CMOS驱动器体积为1.8mm×1.2mm×0.35 mm,脉冲上升沿为2.3 ns,下降沿为2.5ns,开关时间为10.6 ns.将WLCSP的驱动器安装至厚度为l mm的FR4基板上,对其进行温度冲击试验及振动试验后,凸点正常无裂痕.无下填充胶时剪切力为20 N,存在下填充胶时,剪切力为200 N.     

Titanium-Based Getter Solution for Wafer-Level MEMS Vacuum Packaging

Ultrahigh-vacuum conditions can be achieved by employing porous absorbent materials such as Ti, Zr, Ta, and Yt. Commercial getters are primarily Zr-based, since Zr possesses the best adsorption characteristics. Titanium is not considered as a candidate, since adsorption of gases by Ti is significantly reduced due to oxidation and other contamination. In the present work, it is demonstrated that the adsorption property of Ti can be substantially enhanced and benchmarked against other Zr-based commercial getters by employing a sacrificial layer such as Ni over Ti, and also by using other surface engineering techniques. It has been confirmed that, in addition to the activation temperature, the vacuum level during getter activation also plays a pivotal role in influencing the adsorption characteristics of Ti. It has been determined that the getter life could be significantly improved by the reversible adsorption characteristic of H₂ gas, facilitating regeneration cycles.     

基于TSV技术的CIS芯片晶圆级封装工艺研究

基于TSV技术的封装技术是目前MEMS产品、存储器、3D IC封装中的高端和热点技术.本文论述了在国内处于领先并正在量产化研究阶段的基于TSV技术的CIS芯片晶圆级封装工艺流程.通过理论分析和实验,重点研究了在封装流程中将铝刻蚀、去胶提前到金属镀覆之前的意义和所出现的镍滋生问题.研究表明,将铝刻蚀、去胶提前到金属镀覆之前可以缩短去胶时间,减少光刻胶的残留和金属镀覆层数;通过延长金属镀覆过程中每次UPW冲洗时间,在EN Ni中防止镀液结镍,并在镀锌时降低锌液的粘附性和镀锌后增加硝酸清洗步骤,即可消除镍滋生.以上研究对于提高封装效率和合格芯片率,降低成本是很有意义的.     

Development of Stretch Solder Interconnections for Wafer Level Packaging

A wafer level packaging technique has been developed with an inherent advantage of good solder joint co-planarity suitable for wafer level testing. A suitable weak metallization scheme has also been established for the detachment process. During the fabrication process, the compliancy of the solder joint is enhanced through stretching to achieve a small shape factor. Thermal cycling reliability of these hourglass-shaped, stretch solder interconnections has been found to be considerably better than that of the conventional spherical-shaped solder bumps.