您的位置 首页 ADAS

MEMS压力传感器的蚀刻工艺和封装工艺

MEMS压力传感器的蚀刻工艺和封装工艺-MEMS,微机电系统,是1959年12月由理查德·费曼最早提出的概念,是将微观模拟机械元件机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路。

  MEMS,微机电体系,是1959年12月由理查德·费曼最早提出的概念,是将微观模仿机械元件组织、微型传感器、微型执行器以及信号处理和操控电路、直至接口、信号传输和电源等集成于一体构筑而成的可以批量制作的杂乱的微型器材或包含该器材的体系。其开发始于20世纪60年代,在20世纪80年代进入了飞速开展的阶段,在各个领域都具有宽广的开展前景,近年来MEMS器材的制作和出售呈迅速增长之势。

  MEMS压力传感器是现在MEMS器材的重要运用领域,大致可以分为电容式、压阻式、压电式、金属应变式、光纤式等品种,MEMS压力传感器的功用跟着资料和制作工艺的前进提高了几个数量级,并经过运用相似与集成电路的规划技能和制作工艺,完成了高精度、低成本的批量生产,并在未来具有广泛的工业运用和杰出的开展前景。

  MEMS压力传感器的技能组成首要包含以下几个分支。

  MEMS压力传感器基底资料

  基底资料是制作MEMS压力传感器的根底,不同的基底资料的挑选不光影响了MEMS压力传感器的功用,也决议了器材制备进程中的工艺挑选,现在进行MEMS压力传感器加工的基底资料首要分为硅基资料和非硅基资料,其间硅基器材的加工工艺因为其与现有集成电路加工工艺的兼容性现在得到广泛的运用。

  硅基资料类型首要分为包含多晶硅、单晶硅、非晶硅的硅资料,包含SOI和SOG的绝缘体上硅,新式的碳化硅半导体资料。

  前期的MEMS压力传感器是根据惯例压力器材的资料铜作为基底资料进行制作,进入90年代今后,以惯例硅资料例如非晶硅、单晶硅、多晶硅等作为基底资料进行MEMS器材制作因为具有硅集成电路加工的根底,成为了MEMS器材加工和工业化的干流工艺,但因为MEMS器材相关于集成电路在器材功用和尺度方面具有更高要求。为了改善在制作不同类型和运用的MEMS器材惯例硅基底资料在结构和功用方面的缺乏,根据关于惯例硅基基底资料的改善,西门子公司提出了运用SOI基底制作MEMS压力传感器,斯坦福大学提出了可以运用整块碳化硅作为基底制作MEMS压力传感器。

  尔后因为硅基资料制备MEMS器材集成工业化的需求,根据基底资料制作完好的MEMS传感器结构和配套ASIC体系以完成完好的集成压力传感体系的需求,荷兰NX公司提出了运用SOI基底制作MEMS传感器和电路结构集成体系,MEMS-VISION公司提出了运用碳化硅基底制作MEMS传感器和电路结构集成体系。

  此外,跟着压力传感器研讨和运用领域的不断推行,根据器材类型的不同,现在开端挑选具有特定功用的例如电致缩短资料、磁性资料、压电陶瓷、回忆合金、聚合物资料等其他资料进行器材制作。

  MEMS压力传感器的蚀刻工艺

  蚀刻工艺是根据MEMS基底资料构建器材图形和结构的要害工艺,不同的蚀刻工艺的挑选对器材图形的精度以及器材的功用有重要影响,现在的蚀刻工艺包含运用碱性/有机溶液进行的湿法刻蚀工艺和干法蚀刻工艺,现在首要运用的干法蚀刻工艺包等离子刻蚀工艺(PE),反响离子刻蚀工艺(RIE)和感应耦合等离子刻蚀工艺(ICP)。

  因为MEMS传感器的制作技能是根据较为老练的集成电路的制作工艺,而根据惯例硅基底资料进行集成电路工艺中半导体器材制作的干法和湿法蚀刻工艺在MEMS器材呈现曾经就现已阅历的很长时刻的开展和演进。

  关于惯例硅资料进行各向同性和各向异性得到特定器材图形的相关干法和湿法蚀刻工艺现已开展的比较老练,而干法刻蚀因为相关于湿法刻蚀工艺具有分辩率高,各向异性腐蚀能力强,不易发生器材结构粘结等特色,在器材制备进程的尺度操控中具有显着的优势。

  其间经过离子反响刻蚀获得深邃宽比硅图画的博世工艺呈现后,干法刻蚀工艺因为可以操控蚀刻速率制作深邃宽比的器材图形结构,逐步成为了器材刻蚀的首要办法,推进着MEMS压力传感器的制作工艺正在向更高分辩的方向开展。

  MEMS压力传感器的封装工艺

  封装工艺是完成MEMS压力传感器工业化的要害工艺,占MEMS压力传感器制作总成本的60%~80%。

  而MEMS压力传感器需求在封装进程中经过键合完成与关于器材结构的支撑和维护以及完成器材结构与外部电路的电学衔接,它尽管不是直接进行MEMS压力传感器器材结构加工的技能,可是关于完成器材的运用和功用起着决议性的效果。

  依托于半导体加工工艺,完成MEMS器材的元件键合具有多种手法,包含经过黏合剂黏接的键合工艺,经过焊料焊接的键合工艺,经过中心资料熔融衔接的键合工艺,硅硅直接热键合工艺,经过电荷堆集原理完成的硅玻静电键合以及经过金属与硅或金属间反响构成共晶物完成键合的金属共晶键合工艺。可是因为MEMS器材具有多种立体结构和不同组成的资料层,关于器材中元件作业环境的真空度要求高,运用粘合剂进行封装的键合工艺不能满意器材加工需求。

  现在在MEMS器材的封装进程选用的键合工艺是不运用任何粘合剂,仅经过化学键和物理效果完成器材结构间紧密结合的办法,首要是硅硅直接键合,硅玻静电键合以及共晶键合三种。键合工艺在MEMS压力器材呈现前就现已跟着硅半导体工艺的前进开展地比较老练,在器材制作进程中根据资料的不同和器材衔接功用的要求不同挑选不同的键合工艺完成器材的拼装和衔接一向作为器材加工进程中的惯例手法,可是因为MEMS压力传感器材在尺度、结构和作业原理方面特殊性,MEMS器材的键合工艺在惯例半导体键合工艺的技能上具有必定的改善。

  在硅硅直接键合和静电键合技能方面,因为其在键合进程中需求运用挨近1000℃的高温会构成器材中发生应力引起翘曲变形,因而,MEMS压力传感器键合进程中经过对键合区域进行优化改善以减小键合进程中的温度不均和器材结构变形;在共晶键合技能方面,尔后跟着因为MEMS压力传感器与ASIC体系集成衔接的需求,共晶键合因为在构成电衔接方面的优势成为MEMS器材集成制作中的首要键合办法,未来跟着对MEMS压力传感器材尺度和功用的开展,其在与体系中其他芯片键合进程中完成电互连的要求也会不断提高,未来共晶键合将会是MEMS压力传感器键合工艺的首要办法。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/qiche/adas/333539.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部