圆片级封装中的二次硅-玻璃键合工艺研究

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作者 郑雅欣 阮勇 +2 位作者 祝连庆 宋志强 吴紫珏 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期50-54,共5页

针对MEMS谐振器真空封装更高的要求,将盖帽硅片、器件硅片(Si)和玻璃衬底通过二次Si—玻璃(D-SOG)阳极键合工艺,实现了MEMS谐振器加工的同时,完成MEMS谐振器的6in圆片级高真空度封装。通过优化两次键合工艺参数,第二次键合温度由第一次... 针对MEMS谐振器真空封装更高的要求,将盖帽硅片、器件硅片(Si)和玻璃衬底通过二次Si—玻璃(D-SOG)阳极键合工艺,实现了MEMS谐振器加工的同时,完成MEMS谐振器的6in圆片级高真空度封装。通过优化两次键合工艺参数,第二次键合温度由第一次键合温度350℃调整到380℃,键合压力分别为800N(第二次键合)和600N(第一次键合);优化第二次键合封装密封环的键合面积宽度为700μm;达到良好的MEMS谐振器封装效果,器件的泄漏速率为3.85×10^(-9) Pa·m^(3)/s。该研究可以有效降低加工成本和工艺难度、提高器件可靠性,满足了MEMS器件对封装密封性的要求,后续可广泛应用到基于D-SOG的MEMS谐振器封装工艺中,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 微机电系统 圆片级真空封装 玻璃上硅键合封装密封环 二次硅—玻璃键合

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玻璃-硅微结构封装过程工艺参数对键合质量的影响 被引量：2

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作者 李嘉 郭浩 +2 位作者 郭志平 苗淑静 王景祥 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第10期4-6,共3页

通过MEMS封装试验平台,对键合过程中的键合温度、键合时间等工艺参数以及试验硅片规格进行试验研究。通过改变键合温度、键合时间以及试验硅片规格等参数,进行玻璃-硅键合对比试验。计算每组对比试验的键合空隙率,分析每组对比试验空隙... 通过MEMS封装试验平台,对键合过程中的键合温度、键合时间等工艺参数以及试验硅片规格进行试验研究。通过改变键合温度、键合时间以及试验硅片规格等参数,进行玻璃-硅键合对比试验。计算每组对比试验的键合空隙率,分析每组对比试验空隙率的数据,归纳总结影响键合质量的因素以及达到键合最佳效果的键合条件。试验结果表明：键合电压为1 200 V,温度为445~455℃,键合时间为60 s时,空隙率小于5%,玻璃与硅片的键合质量达到最佳,为提高玻璃-硅键合质量提供了依据。 展开更多

关键词 MEMS 玻璃-硅键合 封装试验 空隙率

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用于微电子机械系统封装的体硅键合技术和薄膜密封技术 被引量：3

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作者 王渭源 王跃林 《中国工程科学》 2002年第6期56-62,共7页

对静电键合、体硅直接键合和界面层辅助键合等三种体硅键合技术 ,整片操作、局部操作和选择保护等三种密封技术 ,以及这些技术用于微电子机械系统的密封作了评述 ,强调在器件研究开始时应考虑封装问题 ,具体技术则应在保证器件功能和尽... 对静电键合、体硅直接键合和界面层辅助键合等三种体硅键合技术 ,整片操作、局部操作和选择保护等三种密封技术 ,以及这些技术用于微电子机械系统的密封作了评述 ,强调在器件研究开始时应考虑封装问题 ,具体技术则应在保证器件功能和尽量减少芯片复杂性两者之间权衡决定。 展开更多

关键词 体硅键合技术 薄膜密封技术 微电子机械系统 封装技术 芯片

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基于低温熔融技术的硅–玻璃异质材料键合工艺设计

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作者 潘代强 吴正鹏 张云 《材料科学》 2023年第6期503-510,共8页

传统硅–玻璃为衬底晶圆的异质材料键合有阳极键合工艺,但是阳极键合需要高碱金属氧化物含量的玻璃晶圆,且工艺需要施加电场和高温加热,高温高压会引起较大键合残余应力,导致器件结构变化或性能衰减,对半导体器件应用有较大局限性。本... 传统硅–玻璃为衬底晶圆的异质材料键合有阳极键合工艺,但是阳极键合需要高碱金属氧化物含量的玻璃晶圆,且工艺需要施加电场和高温加热,高温高压会引起较大键合残余应力,导致器件结构变化或性能衰减,对半导体器件应用有较大局限性。本文详细设计了一种针对硅–玻璃为衬底的异质材料的低温键合工艺,通过在玻璃衬底沉积氧化膜,预键合时界面间形成氢键连接,经过后续退火氢键转化为共价键,最终成品键合界面均匀、透明,键合界面空洞缺陷率小于5%,键合力大于1.8 J/m2,实现硅–玻璃晶圆的永久键合,大大增加了硅–玻璃键合工艺的应用范围。 展开更多

关键词 硅–玻璃衬底 异质材料键合 低温键合

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硼硅玻璃与硅阳极键合界面形成机理分析 被引量：6

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作者 秦会峰 孟庆森 +2 位作者 宋永刚 胡利方 张惠轩 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1369-1371,共3页

对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合实验,通过扫描电镜对键合界面的微观结构进行分析表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;分析认为电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的主要原... 对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合实验,通过扫描电镜对键合界面的微观结构进行分析表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;分析认为电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的主要原因,而界面过渡层的形成是硅/玻璃界面键合实现永久连接的直接原因。 展开更多

关键词 阳极键合 硼硅玻璃 硅 过渡区

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硼硅玻璃与硅阳极键合机理分析 被引量：5

6

作者 宋永刚 秦会峰 +2 位作者 胡利方 鲁晓莹 孟庆森 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期5-7,共3页

硼硅玻璃与硅进行阳极键合试验,通过扫描电镜及能谱分析对键合界面的微观结构进行分析,结果表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;在电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的... 硼硅玻璃与硅进行阳极键合试验,通过扫描电镜及能谱分析对键合界面的微观结构进行分析,结果表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;在电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的主要原因,界面过渡层的形成是玻璃/硅界面键合实现连接的基本条件。 展开更多

关键词 阳极键合 硼硅玻璃 硅 过渡区

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硼硅玻璃与硅阳极键合机理及其界面微观结构分析 被引量：4

7

作者 秦会峰 杨立强 孟庆森 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 2009年第1期13-16,共4页

为提高玻璃与硅的阳极键合技术在微电子制造和封装过程中的稳定性,对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合试验,通过工艺试验,从固态热力学角度分析键合温度和电压对硅/玻璃键合质量的影响;通过扫描电镜对硅/玻璃键合界面的微观结构进行分析,认... 为提高玻璃与硅的阳极键合技术在微电子制造和封装过程中的稳定性,对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合试验,通过工艺试验,从固态热力学角度分析键合温度和电压对硅/玻璃键合质量的影响;通过扫描电镜对硅/玻璃键合界面的微观结构进行分析,认为键合温度和界面区的强电场是形成界面过渡层的主要因素,界面过渡层的形成促进了硅/玻璃的永久键合。 展开更多

关键词 阳极键合 硼硅玻璃 硅 过渡区

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脉冲电压对硅/玻璃阳极键合质量影响分析 被引量：2

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作者 秦会峰 张旭锋 胡利芳 《真空科学与技术学报》 CSCD 北大核心 2017年第7期749-752,共4页

采用脉冲电压对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合试验,结果表明采用脉冲电压能有效缩短硅/玻璃阳极键合时间并能适当降低键合温度。通过拉伸试验表明键合强度能达到预定强度要求,通过扫描电镜对键合界面的微观界面进行分析:表明玻璃/硅的键... 采用脉冲电压对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合试验,结果表明采用脉冲电压能有效缩短硅/玻璃阳极键合时间并能适当降低键合温度。通过拉伸试验表明键合强度能达到预定强度要求,通过扫描电镜对键合界面的微观界面进行分析:表明玻璃/硅的键合界面有较明显的中间过渡层生成;通过分析:认为在玻璃/硅进行阳极键合过程中,脉冲电压产生的脉冲电场力对玻璃Na^+耗尽层中的O^(2-)向界面迁移扩散起到了反复驱动的作用,促进了O^(2-)向阴极表面迁移,增加了界面键合效率,缩短了硅/玻璃阳极键合时间,并降低了键合温度,从而促进了过渡层的形成。 展开更多

关键词 阳极键合 硼硅玻璃 硅 脉冲电压

原文传递

MEMS硅玻璃阳极键合工艺评价方法 被引量：11

9

作者 谷专元 何春华 +2 位作者 何燕华 赵前程 张大成 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第10期54-56,共3页

为了得到微机电系统(MEMS)加速度计硅—玻璃阳极键合的键合强度,进行了剪切破坏测试,并结合材料力学相关理论,得到键合强度表征方法。通过对实验数据的分析,制定键合强度的失效判据,提出了一种评价硅玻璃键合工艺质量的有效方法,在工程... 为了得到微机电系统(MEMS)加速度计硅—玻璃阳极键合的键合强度,进行了剪切破坏测试,并结合材料力学相关理论,得到键合强度表征方法。通过对实验数据的分析,制定键合强度的失效判据,提出了一种评价硅玻璃键合工艺质量的有效方法,在工程实际中具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 微机电系统(MEMS)加速度计 硅玻璃阳极键合 键合强度 剪切力

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带有Si_3N_4薄膜的玻璃-硅-玻璃三层结构的阳极键合 被引量：3

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作者 林智鑫 王盛贵 +2 位作者 刘琦 曾毅波 郭航 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第8期63-66,70,共5页

为了获得高品质的带有Si3N4薄膜三层(玻璃—硅—玻璃)的阳极键合结构,对阳极键合的相关工艺参数进行了研究;设计搭建了实验平台并采用点阴极,以实时观察键合界面是否达到同形质的黑色从而判断阳极键合质量,对键合后的样品进行拉力测试,... 为了获得高品质的带有Si3N4薄膜三层(玻璃—硅—玻璃)的阳极键合结构,对阳极键合的相关工艺参数进行了研究;设计搭建了实验平台并采用点阴极,以实时观察键合界面是否达到同形质的黑色从而判断阳极键合质量,对键合后的样品进行拉力测试,研究表明:当采用键合温度为400℃,电压为1200 V,压力为450 Pa,可获得键合面积大于90%的带有Si3N4薄膜的三层阳极键合结构。 展开更多

关键词 阳极键合 Si3N4薄膜 玻璃-硅-玻璃 三层键合

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硅/玻璃键合技术在RF-MEMS开关制作中的应用 被引量：2

11

作者 王培森 于映 +1 位作者 罗仲梓 彭慧耀 《微纳电子技术》 CAS 2007年第1期30-33,共4页

介绍了一种新的RF-MEMS开关制作工艺,利用静电键合技术将表面微加工工艺与体硅加工工艺结合在一起完成开关上下电极的组合;说明了如何在普通环境下进行图形对准;通过静电力的理论计算和键合试验,分析了铝台阶对硅/玻璃静电键合的影响,... 介绍了一种新的RF-MEMS开关制作工艺,利用静电键合技术将表面微加工工艺与体硅加工工艺结合在一起完成开关上下电极的组合;说明了如何在普通环境下进行图形对准;通过静电力的理论计算和键合试验,分析了铝台阶对硅/玻璃静电键合的影响,得出铝台阶厚度低于100nm时键合效果较好;对有无铝台阶时的静电键合电流特性进行比较,分析了硅/玻璃界面电荷分布及其运动情况,为RF-MEMS开关的设计与制作提供了有意义的参考。 展开更多

关键词 硅/玻璃键合 电流特性 电荷分布 Al台阶 RF—MEMS开关

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MEMS器件封装的低温玻璃浆料键合工艺研究 被引量：3

12

作者 虞国平 王明湘 俞国庆 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1173-1176,共4页

玻璃浆料是一种常用于MEMS器件封装的密封材料。系统研究了MEMS器件在低温下使用玻璃浆料键合硅和玻璃的过程。与大多数MEMS器件采用的玻璃浆料相比(烧结温度400℃以上),此工艺(烧结温度350℃)在键合完成后所形成的封装结构同样具有较... 玻璃浆料是一种常用于MEMS器件封装的密封材料。系统研究了MEMS器件在低温下使用玻璃浆料键合硅和玻璃的过程。与大多数MEMS器件采用的玻璃浆料相比(烧结温度400℃以上),此工艺(烧结温度350℃)在键合完成后所形成的封装结构同样具有较高的剪切强度(封装器件剪切强度大于360 kPa),同时具有较好的气密性(合格率达到93.3%),漏率测试结果符合相关标准。结果表明,在保证MEMS器件封装剪切强度和气密性的同时,降低键合温度条件是可以实现的。 展开更多

关键词 微机电系统 气密封装 玻璃浆料键合 低温 圆片级封装

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硅-玻璃-硅阳极键合机理及力学性能 被引量：6

13

作者 陈大明 胡利方 +1 位作者 时方荣 孟庆森 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期123-127,166,共6页

采用两步法阳极键合技术成功实现了硅-玻璃-硅的连接.两次键合过程中,电流特征有明显差异,第一次键合电流先迅速增大到峰值电流,然后迅速衰减至一较小值.受先形成Na+离子耗尽层的影响,第二次键合电流从峰值电流衰减的过程中,出现二次增... 采用两步法阳极键合技术成功实现了硅-玻璃-硅的连接.两次键合过程中,电流特征有明显差异,第一次键合电流先迅速增大到峰值电流,然后迅速衰减至一较小值.受先形成Na+离子耗尽层的影响,第二次键合电流从峰值电流衰减的过程中,出现二次增大然后衰减的现象.利用扫描电镜对键合界面进行观察,结果表明玻璃两侧界面均键合良好,玻璃表面可观察到大量析出物.利用万能材料试验机对键合强度进行测试,结果表明,界面强度随着键合电压的升高而增大.断裂主要发生在玻璃基体内部靠近第二次键合界面一侧. 展开更多

关键词 阳极键合 硅-玻璃-硅 电子封装 键合强度

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用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究 被引量：1

14

作者 刘雪松 闫桂珍 +1 位作者 郝一龙 张海霞 《微纳电子技术》 CAS 2003年第7期238-240,248,共4页

MEMS器件大都含有可动的硅结构 ,在器件加工过程中 ,特别是在封装过程中极易受损 ,大大影响器件的成品率。如果能在MEMS器件可动结构完成以后 ,加上一层封盖保护 ,可以显著提高器件的成品率和可靠性。本文提出了一种用于MEMS芯片封盖保... MEMS器件大都含有可动的硅结构 ,在器件加工过程中 ,特别是在封装过程中极易受损 ,大大影响器件的成品率。如果能在MEMS器件可动结构完成以后 ,加上一层封盖保护 ,可以显著提高器件的成品率和可靠性。本文提出了一种用于MEMS芯片封盖保护的金 硅键合新结构 ,实验证明此方法简单实用 ,效果良好。该技术与器件制造工艺兼容 ,键合温度低 ,有足够的键合强度 ,不损坏器件结构 ,实现了MEMS器件的芯片级封装。 展开更多

关键词 MEMS器件 芯片级封装 金-硅键合技术 制造工艺 微电子机械系统

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MEMS圆片级真空封装金硅键合工艺研究 被引量：8

15

作者 张卓 汪学方 +2 位作者 王宇哲 刘川 刘胜 《电子与封装》 2011年第1期1-4,共4页

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,... 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和键合强度的检测)。完成测试后对不同结构参数导致键合质量的差异做出定性分析,同时得到适用于MEMS圆片级真空封装的金硅键合结构和键合工艺。最后对试验做出总结和评价,并对试验中的不足之处提出后续改进建议。 展开更多

关键词 MEMS 真空封装 金硅键合 圆片级

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利用凹型电极作用下的硅-玻璃管阳极键合影响因素及力学性能

16

作者 时方荣 胡利方 +1 位作者 薛永志 王浩 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第15期232-236,共5页

试验采用阳极键合技术成功实现了硅片与玻璃管的键合,分析了玻璃管长度、温度及电极分别对电流和键合强度的影响。键合过程中电流随着温度升高而增大,但随着玻璃管长度的增加而减小。初始时电流都先迅速增大至峰值电流,然后随着时间的... 试验采用阳极键合技术成功实现了硅片与玻璃管的键合,分析了玻璃管长度、温度及电极分别对电流和键合强度的影响。键合过程中电流随着温度升高而增大,但随着玻璃管长度的增加而减小。初始时电流都先迅速增大至峰值电流,然后随着时间的延长而逐渐减小。采用万能材料试验机对试样进行拉伸测试,结果显示键合强度随着玻璃管长度的增加而减小,而随着温度的升高而增大。同条件下,使用凹型电极的硅-玻璃管的强度比使用平行电极得到的强度要高,分析认为:玻璃管长度的增加导致外加电场强度减小和电阻增大,影响离子迁移及界面氧化反应,而凹型电极的使用对键合起到了促进作用。通过SEM扫描分析了硅-玻璃管的键合界面,结果表明键合界面良好。 展开更多

关键词 阳极键合 玻璃管 电子封装 硅

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一种硅四层键合的高对称电容式加速度传感器 被引量：6

17

作者 徐玮鹤 车录锋 +2 位作者 李玉芳 熊斌 王跃林 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1620-1624,共5页

提出了一种利用体微机械加工技术制作的硅四层键合高对称电容式加速度传感器.采用硅/硅直接键合技术实现中间对称梁质量块结构的制作,然后采用硼硅玻璃软化键合方法完成上、下电极的键合.在完成整体结构圆片级真空封装的同时,通过引线... 提出了一种利用体微机械加工技术制作的硅四层键合高对称电容式加速度传感器.采用硅/硅直接键合技术实现中间对称梁质量块结构的制作,然后采用硼硅玻璃软化键合方法完成上、下电极的键合.在完成整体结构圆片级真空封装的同时,通过引线腔结构方便地实现了中间电极的引线.传感器芯片大小为6.8mm×5.6mm×1.68mm,其中敏感质量块尺寸为3.2mm×3.2mm×0.84mm.对封装的传感器性能进行了初步测试,结果表明制作的传感器漏率小于0.1×10-9cm3/s,灵敏度约为6pF/g,品质因子为35,谐振频率为489Hz. 展开更多

关键词 电容式加速度传感器 硅/硅键合 圆片级真空封装

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含TSV结构的3D封装多层堆叠Cu/Sn键合技术 被引量：4

18

作者 吕亚平 刘孝刚 +1 位作者 陈明祥 刘胜 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期64-70,共7页

研究了利用Cu/Sn对含硅通孔(TSV)结构的多层芯片堆叠键合技术。采用刻蚀和电镀等工艺,制备出含TSV结构的待键合芯片,采用扫描电子显微镜(SEM)对TSV形貌和填充效果进行了分析。研究了Cu/Sn低温键合机理,对其工艺进行了优化,得到键合温度... 研究了利用Cu/Sn对含硅通孔(TSV)结构的多层芯片堆叠键合技术。采用刻蚀和电镀等工艺,制备出含TSV结构的待键合芯片,采用扫描电子显微镜(SEM)对TSV形貌和填充效果进行了分析。研究了Cu/Sn低温键合机理,对其工艺进行了优化,得到键合温度280℃、键合时间30 s、退火温度260℃和退火时间10 min的最佳工艺条件。最后重点分析了多层堆叠Cu/Sn键合技术,采用能谱仪(EDS)分析确定键合层中Cu和Sn的原子数比例。研究了Cu层和Sn层厚度对堆叠键合过程的影响,获得了10层芯片堆叠键合样品。采用拉力测试仪和四探针法分别测试了键合样品的力学和电学性能,同时进行了高温测试和高温高湿测试,结果表明键合质量满足含TSV结构的三维封装要求。 展开更多

关键词 三维封装 硅通孔(TSV) CU Sn低温键合 多层堆叠 系统封装

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玻璃/铝多层结构间阳极键合机理及界面微观分析 被引量：3

19

作者 秦会峰 孟庆森 胡利芳 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期39-42,共4页

采用阳极键合法对玻璃/铝多层结构层间连接进行试验,通过SEM、EDS分析玻璃/铝多层结构键合界面的显微组织。结果表明:对连接接头进行拉伸试验时,断裂发生在玻璃基体中,这表明键合界面的结合强度高于玻璃基体;界面由过渡层组成,且过渡层... 采用阳极键合法对玻璃/铝多层结构层间连接进行试验,通过SEM、EDS分析玻璃/铝多层结构键合界面的显微组织。结果表明:对连接接头进行拉伸试验时,断裂发生在玻璃基体中,这表明键合界面的结合强度高于玻璃基体;界面由过渡层组成,且过渡层元素呈梯度分布,过渡区主要为Al2Si O5复合氧化物。分析认为键合界面处复合氧化物Al2Si O5的形成是实现玻璃/铝界面连接的主要原因。 展开更多

关键词 阳极键合 硼硅玻璃 铝 界面

原文传递

玻璃/铝/玻璃三层结构阳极键合机理分析 被引量：3

20

作者 秦会峰 孟庆森 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期32-34,共3页

对玻璃/铝/玻璃3层结构进行阳极键合试验,分析键合温度和电压对键合电流的影响;通过扫描电镜对键合界面的微观结构进行分析,表明键合界面良好;对玻璃/铝/玻璃3层结构阳极键合机理进行探讨,认为键合界面处接通电流瞬间产生的强大的静电... 对玻璃/铝/玻璃3层结构进行阳极键合试验,分析键合温度和电压对键合电流的影响;通过扫描电镜对键合界面的微观结构进行分析,表明键合界面良好;对玻璃/铝/玻璃3层结构阳极键合机理进行探讨,认为键合界面处接通电流瞬间产生的强大的静电场力是实现玻璃/铝/玻璃界面紧密接触并形成良好界面键合的主要原因。 展开更多

关键词 阳极键合 硼硅玻璃 铝 界面

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