清华大学MEMS课程讲义

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1、MEMS与微系统第三章微系统制造技术(四)其他技术与工艺集成¢其他微加工技术¢三维MEMS结构¢工艺集成¢封装王喆垚62789151ext.322z.wang@tsinghua.edu.cn微电子学研究所InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装典型MEMS制造方法¢典型MEMS制造方法¢体微加工(Bulkmicromachining)¢湿法刻蚀(WetEtching)¢干法刻蚀(DryEtching)¢表面微加工(Surfacemicromachining)¢集成电路技术¢牺牲层技术(Sacrificia

2、llayer)¢其他微加工技术¢键合(Bonding)¢LIGA/UVLIGA¢软光刻技术(SoftLithography)¢传统机械微加工¢微电火花、电铸、三维模铸、激光微电子学研究所2/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢键合(Bonding)¢通过分子间作用力，将两个或多个基底结合为一个基底的技术¢分子间作用力¢VanderWaalsforce¢Metallicbonds¢Ionicbonds¢Covalentbonds¢键合分类¢直接键合¢阳极键合¢中间层键合¢高分子键合¢金属热压键

3、合微电子学研究所3/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢直接键合¢过程¢两个极其光洁平整(?)的硅片接触后高温加热¢熔融键合(FusionBonding)¢条件¢粗糙度和起伏¢NH3溶液使硅片变为亲水并提供OH-¢等离子体提高活性¢初始接触时依靠范德华力¢加热温度:800-1200¢特点¢键合强度高¢键合困难，对硅片要求极高微电子学研究所4/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢直接键合¢机理¢目前尚未完全清楚:氧和硅原子间

4、的分子间作用力WheredoseH2Ogo?Escapesfromtheinterfaceorremainsthere?微电子学研究所5/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢直接键合微电子学研究所6/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢阳极键合(AnodicBonding)¢过程¢阳极键合：硅和含钠玻璃接触后，施加电压和一定温度¢条件¢Corning7740,Shott8830¢加热:300-400¢电压:500-1500

5、V¢机理+¢电压作用下正离子(Na)向阴极移动，玻璃表面出现负电区2-¢负电区中的负离子(O)和硅片中的正离子之间的静电力吸引¢距离进一步接近，分子间作用力微电子学研究所7/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢阳极键合特点¢中低温度，键合过程迅速¢对硅片要求不高，容易实现微电子学研究所8/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢高分子键合¢用高分子层作为粘附层微电子学研究所9/65InstituteofMicroelectro

6、nics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢高分子键合¢预固化(蒸发溶剂)¢加热预固化(热塑化)¢固化(大分子反应，热固化)微电子学研究所10/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢金属键合¢用金属层作为粘附层产生低温相变微电子学研究所11/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢金属键合¢凸点（bump）微电子学研究所12/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺

7、集成封装键合¢应用¢复杂结构¢封装燃料入口11)Howtoetch?232)Double-sidelitho?燃烧室43)Bonding?56微电子学研究所13/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装键合¢压阻压力传感器微电子学研究所14/65InstituteofMicroelectronics其他微加工技术三维MEMS结构工艺集成封装LIGALIthographie(lithography)光刻Galvanoformung(electroforming)电铸Abformung(molding)模

8、铸1.光刻2.显影Absorberst