本文關(guān)鍵詞：MEMS晶圓級(jí)封裝工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：MEMS（Micro Electro Mechanical Systems），即微機(jī)電系統(tǒng)，是集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)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(jī)械光學(xué)等器件已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室研究逐步走向市場(chǎng)，在航空、航天、汽車(chē)、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(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。MEMS技術(shù)正發(fā)展成為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，然而，實(shí)現(xiàn)MEMS的商品化、市場(chǎng)化，需要對(duì)MEMS封裝進(jìn)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(chǎng)的關(guān)鍵因素，也是MEMS設(shè)計(jì)與制造中的一個(gè)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(kāi)發(fā)作為研究主題，研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下： （1）對(duì)MEMS圓片級(jí)封裝理論與圓片級(jí)封裝工藝進(jìn)行了深入分析和研究，將TSV（Through Silicon Via）技術(shù)應(yīng)用于圓片級(jí)封裝中；從材料選擇和工藝條件等方面，，對(duì)陽(yáng)極鍵合、直接鍵合、共晶鍵合等常用MEMS鍵合方法進(jìn)行了分析比較。結(jié)合實(shí)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(jì)，并完成光刻、刻蝕、去膠、鍵合、磨片、電鍍等工藝。 （3）針對(duì)TSV技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)TSV互連關(guān)鍵工藝進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)單步工藝實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，對(duì)深孔刻蝕和深孔電鍍的工藝方法和工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，完成了TSV的制作。使用掃描電子顯微鏡，臺(tái)階儀等測(cè)試設(shè)備對(duì)工藝結(jié)果進(jìn)行了評(píng)估和分析。 （4）對(duì)等離子刻蝕和電極腐蝕工藝進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)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(duì)電極與下層金屬粘附性以及電極形貌做了大量驗(yàn)證、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，并得到簡(jiǎn)化且穩(wěn)定的工藝方法。 （5）封裝測(cè)試與評(píng)價(jià)。通過(guò)拉力實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了鍵合強(qiáng)度，通過(guò)高溫高濕可靠性實(shí)驗(yàn)對(duì)封裝的密封性和電極牢固性進(jìn)行了驗(yàn)證，并使用探針臺(tái)等設(shè)備對(duì)封裝后的射頻器件進(jìn)行性能測(cè)試，驗(yàn)證了封裝的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：MEMS 圓片級(jí)封裝 蓋帽 TSV
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH-39
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 引言8-19
• 1.1 MEMS概述8-10
• 1.2 MEMS圓片級(jí)封裝10-12
• 1.2.1 MEMS封裝技術(shù)簡(jiǎn)介10-11
• 1.2.2 MEMS圓片級(jí)封裝的必要性11-12
• 1.2.3 MEMS圓片級(jí)封裝的關(guān)鍵技術(shù)12
• 1.3 圓片鍵合技術(shù)12-15
• 1.3.1 陽(yáng)極鍵合12-13
• 1.3.2 硅-硅直接鍵合13-14
• 1.3.3 玻璃漿料鍵合14
• 1.3.4 金屬共晶鍵合14-15
• 1.3.5 熱壓鍵合15
• 1.4 TSV（硅通孔）技術(shù)的發(fā)展15-18
• 1.4.1 TSV技術(shù)簡(jiǎn)介15-16
• 1.4.2 TSV互連的關(guān)鍵技術(shù)16-18
• 1.5 本文主要工作18-19
• 第二章 蓋帽封裝工藝流程設(shè)計(jì)19-34
• 2.1 光刻、刻蝕、除膠工藝簡(jiǎn)介19-22
• 2.1.1 光刻19-20
• 2.1.2 刻蝕20-21
• 2.1.3 除膠21-22
• 2.2 蓋帽封裝結(jié)構(gòu)和工藝流程22-23
• 2.3 腔體刻蝕及深孔刻蝕23-26
• 2.3.1 腔體結(jié)構(gòu)的制作23-25
• 2.3.2 深孔刻蝕25-26
• 2.4 圓片鍵合及硅片減薄26-31
• 2.4.1 圓片鍵合26-29
• 2.4.2 硅片減薄29-31
• 2.5 深孔電鍍及電極制作31-33
• 2.5.1 深孔電鍍31-32
• 2.5.2 電極制作32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 TSV 互連關(guān)鍵工藝優(yōu)化34-47
• 3.1 深孔刻蝕工藝優(yōu)化34-39
• 3.1.1 深反應(yīng)離子刻蝕概述34-35
• 3.1.2 深反應(yīng)離子刻蝕工藝優(yōu)化35-39
• 3.2 深孔電鍍工藝優(yōu)化39-46
• 3.2.1 銅電鍍工藝的機(jī)理39-41
• 3.2.2 深孔銅電鍍工藝優(yōu)化41-45
• 3.2.3 其他工藝問(wèn)題及分析解決辦法45-46
• 3.3 本章小節(jié)46-47
• 第四章 等離子刻蝕和電極制作工藝優(yōu)化47-63
• 4.1 等離子刻蝕工藝優(yōu)化47-53
• 4.1.1 等離子刻蝕工藝概述47-48
• 4.1.2 功率對(duì)刻蝕結(jié)果的影響48-49
• 4.1.3 壓力對(duì)刻蝕結(jié)果的影響49-50
• 4.1.4 氣體流量對(duì)刻蝕結(jié)果的影響50-53
• 4.2 鋁電極制作工藝優(yōu)化53-58
• 4.2.1 銅腐蝕工藝優(yōu)化53-55
• 4.2.2 銅-鋁粘附性實(shí)驗(yàn)55-58
• 4.2.3 鋁電極優(yōu)化流程及測(cè)試結(jié)果58
• 4.3 金電極制作工藝優(yōu)化58-62
• 4.3.1 金電極工藝異常分析58-60
• 4.3.2 工藝異常解決方案60-61
• 4.3.3 金電極優(yōu)化流程及測(cè)試結(jié)果61-62
• 4.4 本章小節(jié)62-63
• 第五章 測(cè)試與評(píng)價(jià)63-71
• 5.1 鍵合強(qiáng)度檢測(cè)63-66
• 5.2 可靠性實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)封裝效果66-67
• 5.2.1 電極牢固性的檢驗(yàn)66-67
• 5.2.2 密封性的檢驗(yàn)67
• 5.3 封裝對(duì)于器件性能的影響67-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-72
• 6.1 全文總結(jié)71
• 6.2 對(duì)今后工作的展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明76-77
• 致謝77

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：MEMS晶圓級(jí)封裝工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：460224