MEMS晶圓級封裝工藝研究.pdf

1、MEMS(MicroElectroMechanicalSystems),即微機電系統(tǒng),是集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)?；贛EMS技術(shù)制作的產(chǎn)品,如微執(zhí)行器、微傳感器、微型構(gòu)件、微機械光學(xué)等器件已經(jīng)從實驗室研究逐步走向市場,在航空、航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用日益普遍,并且具有十分強大的市場競爭力。MEMS技術(shù)正發(fā)展成為一個巨大的產(chǎn)業(yè),然而,實

2、現(xiàn)MEMS的商品化、市場化,需要對MEMS封裝進行更深入、系統(tǒng)的研究。MEMS產(chǎn)品的封裝形式是將其成功推向市場的關(guān)鍵因素,也是MEMS設(shè)計與制造中的一個關(guān)鍵因素,最佳的封裝能使MEMS產(chǎn)品發(fā)揮其應(yīng)有的功能。本文以MEMS射頻器件的封裝工藝開發(fā)作為研究主題,研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:
　　(1)對MEMS圓片級封裝理論與圓片級封裝工藝進行了深入分析和研究,將TSV(ThroughSiliconVia)技術(shù)應(yīng)用于圓片級封裝中;從材料

3、選擇和工藝條件等方面,對陽極鍵合、直接鍵合、共晶鍵合等常用MEMS鍵合方法進行了分析比較。結(jié)合實際工藝要求,擬定了金金熱壓鍵合作為本文的鍵合方案。
　　(2)完成了MEMS蓋帽封裝的結(jié)構(gòu)和工藝流程的設(shè)計,并完成光刻、刻蝕、去膠、鍵合、磨片、電鍍等工藝。
　　(3)針對TSV技術(shù)的特點,對TSV互連關(guān)鍵工藝進行優(yōu)化。通過單步工藝實驗優(yōu)化,對深孔刻蝕和深孔電鍍的工藝方法和工藝參數(shù)進行調(diào)整,完成了TSV的制作。使用掃描電子顯微鏡,

4、臺階儀等測試設(shè)備對工藝結(jié)果進行了評估和分析。
　　(4)對等離子刻蝕和電極腐蝕工藝進行優(yōu)化。通過調(diào)整工藝參數(shù),改善等離子刻蝕的各向異性,得到平滑陡直的側(cè)壁形貌;針對電極與下層金屬粘附性以及電極形貌做了大量驗證、優(yōu)化實驗,并得到簡化且穩(wěn)定的工藝方法。
　　(5)封裝測試與評價。通過拉力實驗檢測了鍵合強度,通過高溫高濕可靠性實驗對封裝的密封性和電極牢固性進行了驗證,并使用探針臺等設(shè)備對封裝后的射頻器件進行性能測試,驗證了封裝的可