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一种MEMS陀螺晶圆级真空封装工艺 被引量：3
1
作者 王帆 刘磊 +1 位作者 张胜兵 刘阳 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第3期248-252,共5页
为了提高MEMS陀螺的品质因数(Q值),提出了一种晶圆级真空封装工艺。先在陀螺盖帽晶圆上刻蚀出浅腔,然后在浅腔结构上制备钨(W)金属引线,再通过PECVD工艺淀积介质层,在介质层上制备钛/金(Ti/Au)键合环,最后将盖帽晶圆与制备好的结构晶圆... 为了提高MEMS陀螺的品质因数(Q值),提出了一种晶圆级真空封装工艺。先在陀螺盖帽晶圆上刻蚀出浅腔,然后在浅腔结构上制备钨(W)金属引线,再通过PECVD工艺淀积介质层,在介质层上制备钛/金(Ti/Au)键合环,最后将盖帽晶圆与制备好的结构晶圆完成金硅共晶键合,并利用吸气剂实现晶圆的长久真空封装。经测试,采用本方案的封装的气密性与金属层厚度紧密相关,调整合适的金属层厚度后可使真空泄漏速率小于2.0×10-12 Pa·m^3·s-1。此外,设计了一种特殊的浅腔阵列结构,该结构将金硅键合强度从小于20 MPa提升至大于26 MPa,同时可防止键合时液相合金向外溢流。对陀螺芯片的性能测试表明,该真空封装工艺简单有效,封装气密性良好,Q值高达168 540,满足设计指标要求。 展开更多
关键词 MEMS陀螺 晶圆级真空封装 金硅共晶键合 真空泄漏速率 键合强度 Q值
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一种采用圆片级真空封装的全硅MEMS三明治电容式加速度计 被引量：3
2
作者 胡启方 李男男 +3 位作者 邢朝洋 刘宇 庄海涵 徐宇新 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期804-809,共6页
全硅MEMS加速度计具有温度特性好、封装体积小、成本低的优点,从而成为小型化GNC(制导、导航与控制)系统的关键器件。给出了一种具有三层硅结构的MEMS三明治加速度计的设计、加工以及圆片级真空封装方法,其中,中间硅摆片的3D结构通过双... 全硅MEMS加速度计具有温度特性好、封装体积小、成本低的优点,从而成为小型化GNC(制导、导航与控制)系统的关键器件。给出了一种具有三层硅结构的MEMS三明治加速度计的设计、加工以及圆片级真空封装方法,其中,中间硅摆片的3D结构通过双面KOH湿法腐蚀制造,腐蚀过程中使用台阶化的SiO_2作为硬掩模。硅盖板的加工主要通过KOH各向异性腐蚀和电感耦合等离子体垂直刻蚀完成。最后,上、下硅盖板通过基于Au-Si共晶反应的全硅键合技术从两侧与硅中间摆片进行键合,并实现圆片级真空封装。三明治加速度计的腔体内封装了压力为200 Pa的高纯氮气。测试结果表明,所述加速度计的闭环输出灵敏度为0.575 V/g,零位误差为0.43 g。加速度计的-3dB带宽为278.14Hz。加速度计1 h的输出稳定性为2.23×10-4 g(1σ)。加速度计在全温范围(-40℃~60℃)内的输出漂移为45.78 mg,最大温度滞环为3.725 mg。 展开更多
关键词 MEMS 加速度计 圆片级真空封装 金-硅共晶键合
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Au-Si共晶扩散连接单晶硅接头的微观组织和性能研究 被引量：1
3
作者 孙兵兵 李京龙 +2 位作者 籍成宗 熊江涛 张赋升 《焊接》 北大核心 2010年第9期43-46,共4页
采用直接共晶和预共晶连接两种方法,对块体单晶硅扩散连接进行试验研究。结果表明:单晶硅接头界面主要由残留Au层、桥状硅和微孔组成。试验中微孔是个难以避免的缺陷,但随着连接温度升高,微孔数量会减少,即焊合率会增大。预共晶连接能... 采用直接共晶和预共晶连接两种方法,对块体单晶硅扩散连接进行试验研究。结果表明:单晶硅接头界面主要由残留Au层、桥状硅和微孔组成。试验中微孔是个难以避免的缺陷,但随着连接温度升高,微孔数量会减少,即焊合率会增大。预共晶连接能有效地阻止微孔的产生,700℃时预共晶连接焊合率达87%,而直接共晶连接仅57%。预共晶连接接头抗拉强度较直接共晶连接低。因为预共晶连接主要在Au层发生断裂,故预共晶连接的残留Au层是个弱结合。直接共晶连接残余Au层很薄,平均厚度不足0.34μm,断裂主要发生在Au-Si界面上。 展开更多
关键词 au—si共晶 单晶硅 扩散连接
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一种真空度可调的圆片级封装技术 被引量：1
4
作者 罗蓉 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2013年第8期534-537,共4页
提出了一种MEMS器件的圆片级封装技术。通过金硅键合和DRIE通孔制备等关键工艺技术,可以实现真空度从102 Pa到2个大气压可调的圆片级封装。作为工艺验证,成功实现了圆片级真空封装MEMS陀螺仪的样品制备。对封装后的陀螺仪样品进行了剪... 提出了一种MEMS器件的圆片级封装技术。通过金硅键合和DRIE通孔制备等关键工艺技术,可以实现真空度从102 Pa到2个大气压可调的圆片级封装。作为工艺验证,成功实现了圆片级真空封装MEMS陀螺仪的样品制备。对封装后的陀螺仪样品进行了剪切力和品质因数Q值测试,剪切力测试结果证明封装样品键合强度达到5 kg以上,圆片级真空封装后陀螺的品质因数Q值约为75 000,对该陀螺的品质因数进行了历时1年的跟踪测试,在此期间品质因数Q的最大变化量小于7‰,品质因数测试结果表明封装具有较好的真空特性。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 圆片级封装(WLP) 密封 深反应离子刻蚀(DRIE) 金硅共晶键合
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基于Au-Si共晶键合的高灵敏MEMS电容薄膜真空规设计
5
作者 柯鑫 韩晓东 +4 位作者 李得天 成永军 孙雯君 许马会 李刚 《真空与低温》 2021年第1期38-44,共7页
为了解决真空腔电极引线导致的真空漏气,进一步拓展真空规的测量下限,提出了一种基于Au-Si共晶键合的绝压式MEMS电容薄膜真空规设计方案。阐述了该新型MEMS电容薄膜真空规的制作工艺流程、用浓硼掺杂法制备感压薄膜技术,采用阳极键合协... 为了解决真空腔电极引线导致的真空漏气,进一步拓展真空规的测量下限,提出了一种基于Au-Si共晶键合的绝压式MEMS电容薄膜真空规设计方案。阐述了该新型MEMS电容薄膜真空规的制作工艺流程、用浓硼掺杂法制备感压薄膜技术,采用阳极键合协同Au-Si共晶键合技术实现真空腔的密封。通过理论计算和构建有限元模型,针对不同宽厚比,对感压薄膜的整体尺寸进行了优化。在最优尺寸参数下,相比于固定电极在测量腔的结构,新型MEMS电容薄膜真空规的灵敏度提高了9.5倍,高达38 fF/Pa。真空规测量范围在1~1000 Pa之内。 展开更多
关键词 MEMS 电容薄膜真空规 au-si共晶键合 浓硼掺杂
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预共晶条件下单晶硅接头的组织性能研究
6
作者 籍成宗 李京龙 +2 位作者 熊江涛 张赋升 孙兵兵 《电焊机》 北大核心 2011年第8期107-111,共5页
通过在单晶硅表面预制一层Au-Si熔敷层,利用Au-Si低温共晶原理实现预共晶条件下单晶硅的低温扩散连接。分析表明,在界面的共晶组织中,Si的生长形态受晶体学取向和生长环境共同作用。由于Au-Si互不相溶,随着温度的升高,晶粒呈枝蔓状生长... 通过在单晶硅表面预制一层Au-Si熔敷层,利用Au-Si低温共晶原理实现预共晶条件下单晶硅的低温扩散连接。分析表明,在界面的共晶组织中,Si的生长形态受晶体学取向和生长环境共同作用。由于Au-Si互不相溶,随着温度的升高,晶粒呈枝蔓状生长,其中某些晶粒沿着基体生长并最终实现基体的桥状连接。分析认为,随着预共晶温度的升高,接头焊缝区域逐渐变窄,焊合率上升,连接强度提高,Si的生长形貌趋于规则,界面中孔洞的数量减少和尺寸减小且趋于均匀。 展开更多
关键词 单晶硅 扩散连接 au-si预共晶连接
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