基于体硅MEMS技术的悬浮微结构加工工艺研究

针对体硅MEMS加工技术的特点,确定了悬浮微结构的加工工艺流程,并对加工过程中的硅基深槽腐蚀工艺和ICP刻蚀工艺这两项关键技术及其中的重要影响因素进行了研究,得到了硅基深槽腐蚀的溶液类型、浓度和温度等工艺参数,以及ICP刻蚀工艺的功率、气体流量等工艺参数。根据优化的工艺参数,采用厚度为400μm的N型<100>硅片加工了外形尺寸为3 mm×3 mm、线宽尺寸为100±2μm、硅槽深度为390±2μm的悬浮微结构样件。     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

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。我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中。     

行业快讯

MEMS技术发展的趋势大多数专家预测MEMS技术在今后的主要发展趋势综合如下:(1)研究方向多样化:从历次大型MEMS国际会议的论文来看,MEMS技术的研究日益多样化。MEMS技术涉及的领域主要包括惯性器件如加速度计与陀螺、AFM(原子力显微镜)、数据存储、三维微型结构的制作、微型阀门、泵和微型喷口、流量器件、微型光学器件、各种执行器、微型机电器件性能模拟、各种制造工艺、封装键合、医用器件、实验表征器件、压力传感器、麦克风以及声学器件等16个发展方向。(2)加工工艺多样化,如:传统的体硅加工工艺、表面牺牲层工艺、溶硅工艺、…     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

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。我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中     

体硅热膜传感器单片集成工艺的研究

针对MEMS热膜式传感器的发展趋势和在实用化过程中存在的问题,提出了一种新型的单片电路和体硅MEMS热膜式传感器实现集成制造的嵌入式CMOS工艺技术,解决了MEMS制造工艺和CMOS集成电路工艺之间存在的兼容性问题。通过这种嵌入式CMOS工艺技术,可以实现具备最小体积、最低成本的MEMS器件。通过这种嵌入式热膜式传感器和CMOS处理电路的单片集成制造工艺,实现了一款热膜式传感器和IC放大电路的集成部件,并完成了相关基本电性能测试和传感器功能的演示验证,证明了设计的工艺路线的可行性。     

一种集成环行器的X波段三维异构集成T/R模组

微电子机械系统(MEMS)环行器被广泛应用于射频(RF)T/R微系统中，解决共用天线且收发隔离的问题。基于硅基三维(3D)异构集成工艺，设计了一种集成MEMS环行器的X波段T/R模组。该模组以高阻硅为介质基板，在硅基板上、下表面电镀金属图形，并堆叠多层硅基晶圆，在硅基模组上封装了集成无源器件(IPD)环行器，完成了多种微波芯片和MEMS环行器的系统级封装(SiP),将环行器紧凑集成在硅基T/R模组中。模组尺寸为12.0 mm×11.3 mm×2.0 mm。测试结果表明，在8～12 GHz频带内，模组接收通道增益为27 dB,接收通道噪声系数小于3.2 dB;发射通道增益为33 dB,饱和输出功率大于2 W。     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

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.我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中.     

硅基异质集成技术发展趋势与进展

目前主流的异质集成技术有单片异质外延生长、外延层转移和小芯片微米级组装。硅基异质集成主要是指以硅材料为衬底集成异质材料(器件)所形成的集成电路技术。它首先在军用微电子研究中得到重视,并逐渐在民用领域扩展。硅基异质集成技术正处于芯片级集成向晶体管级集成的发展初期,已有关于晶体管级和亚晶体管级集成的报道。本文重点研究了单片三维集成电路(3D SoC)、太赫兹SiGe HBT器件、超高速光互连封装级系统(SiP)、单片集成电磁微系统等硅基异质集成技术前沿,展现了硅基异质集成技术的发展趋势,及其在军用和民用通信、智能传感技术发展中所具有的重要意义。     

基于硅基MEMS工艺的Ka波段四通道短砖式三维集成T/R微系统

基于硅基微电子机械系统(MEMS)工艺设计了一种Ka波段四通道短砖式三维集成T/R微系统，实现四通道收发及功率合成功能。器件每个通道具备6 bit数控移相、5 bit数控衰减、电源调制等功能。该T/R微系统由两层硅基MEMS模块堆叠而成，每层硅基模块内部异构集成多个单片微波集成电路(MMIC),内部采用硅通孔(TSV)实现垂直互连，层间采用植球互连，器件尺寸为18 mm×19.5 mm×3 mm。经测试，在33～37 GHz频段内，器件单通道饱和发射功率大于30 dBm,接收增益约为35 dB,噪声系数小于4.6 dB。器件兼顾高性能和高集成度，可应用于雷达相控阵系统。     

硅通孔互连技术的开发与应用

随着三维叠层封装、MEMS封装、垂直集成传感器阵列以及台面MOS功率器件倒装焊技术的开发,硅通孔互连技术正在受到越来越广泛的重视和研究。文中叙述了几种硅通孔互连技术的制造方法,以及它们在三维封装、MEMS封装、高密度硅基板、垂直集成传感器阵列和台面MOS功率器件等方面的应用。最后,进一步阐述了硅通孔互连中几项关键技术的研究现状以及存在的挑战。     

体微加工技术在MEMS中的应用

微机电系统(MEMS)技术的基础是由微电子加工技术发展起来的微结构加工技术，包括表面微加工技术和体微加工技术。其中体微加工技术是微传感器、微执行器制造中最重要的加工技术。该文主要介绍以加工金属、聚合物以及陶瓷为主的LIGA技术，先进硅刻蚀技术(ASE)和石英晶体深槽湿法刻蚀技术。最后给出用LIGA技术和牺牲层技术制作微加速度传感器的例子。     

微/纳米级微电子机械系统制造新技术

论述了微电子机械制造中的主要技术,包括表面微细加工、体微细加工、光刻-电铸-注塑(LIGA)、硅直接键合技术等,并讨论了这些新技术在MEMS产品中的应用前景.     

基于MEMS技术的微波滤波器研究进展

基于MEMS技术的滤波器是现行RF结构中一个关键的MEMS器件。与传统的采用金属矩形或圆柱波导以及半导体元件制作的滤波器相比,MEMS滤波器具有低损耗、高隔离度、线性好、体积小、易于集成等优点。对利用MEMS技术制作的滤波器做了分类总结,综述了近几年MEMS滤波器的研究进展,包括硅体微加工滤波器、LIGA传输线型滤波器和基于MEMS开关/电容实现的可调滤波器。指出可调滤波器的开发适应微波、毫米波波段的多频段、宽带无线通信系统的迫切需要,具有重要的现实意义。     

Flexible stop and double-cascaded stop to improve shock reliability of MEMS accelerometer

Flexible stop could provide shock protection for MEMS accelerometer. By modeling and simulation, the paper studied the response of a closed-loop MEMS accelerometer with stop under shock of different amplitudes and pulse width. Contact force plays an important role and the shock response shows strong nonlinearity due to the contact mechanism. A kind of double-cascaded stop is proposed to mitigate high-frequency shock failure. MEMS accelerometers with flexible stop and with double-cascaded stop are both designed and fabricated based on SOG (silicon on glass) technology. Compared with shock tests of accelerometers with hard cylinder stop, flexible stop could withstand more than 1e4 g shock with about 100 μs pulse width. Double-cascaded stop is more robust to high frequency shock.     

一种采用双面对准的硅LIGA掩模制作研究

深Ｘ射线光刻是制作高深宽比ＭＥＭＳ结构的一个重要的方法。提出一种基于硅工艺和双面对准技术的ＬＩＧＡ掩模技术,工艺十分简单。采用该掩模,可进一步解决深Ｘ射线光刻中的重复对准多次曝光问题,给出了该掩模设计制作工艺过程及深Ｘ射线光刻结果,整个过程包括常常氮化夺、采用Ｋａｒｌ Ｓｕｓｓ双面对准曝光机进行ＵＶ光刻、电化学沉积金吸收体、体硅腐蚀形成支撑等。利用该掩模在北京ＢＥＰＣ的Ｘ射线光刻光束线上进行曝光。     

脉冲激光MEMS加工技术

阐述了脉冲激光微加工技术及其在微机电系统 (MEMS)加工中的应用。脉冲激光微加工技术能够制作出三维微型结构并具有微米 /亚微米加工精度 ,且适用于多种材料 ,与传统的微细加工技术如光刻、刻蚀、体硅和面硅加工技术等相比具有其独到之处。进一步阐述了基于激光烧蚀的脉冲激光直接微加工技术、激光 LIGA技术、激光辅助沉积与刻蚀技术以及MEMS的激光辅助操控及装配技术     

MEMS技术现状与发展前景

介绍了微电子机械系统（MEMS）技术的发展现状、加工工艺及产品市场。结合MEMS材料与加工技术,讨论了MEMS产品的封装技术及存在的问题,展望了MEMS技术的发展前景。     

微电子机械系统技术及其应用

微电子机械系统技术的特点是可使制品微型化、集成化并以硅作为加工材料。该技术可分为体微机械加工、表面微机械加工、金属微机械加工和复合微机械加工四类。所采用的基础技术主要有:腐蚀技术、硅键合技术、多层无应力薄膜沉积技术、牺牲层技术、LIGA技术以及以上技术的复合,该项技术应用广泛。本文重点介绍在微传感器、微电机、机械滤波器和谐振滤波器等方面的应用,并探讨了发展方向。     

基于谐振原理的RF MEMS滤波器的研制

采用与IC工艺兼容的硅表面MEMS加工技术,以碳化硅材料作为结构材料,研制出一种新型的基于谐振原理工作的RF MEMS滤波器。详细介绍了器件的工作原理、制备方法、测试技术和结果,并对测试结果做出分析。该RF MEMS滤波器由弹性耦合梁连接两个结构尺寸和谐振频率完全相同的MEMS双端固支梁谐振器构成,MEMS谐振器的结构决定了滤波器的中心频率,弹性耦合梁的刚度决定了滤波器的带宽。在大气环境下测试器件的频响特性,得到中心工作频率为41.5MHz,带宽为3.5MHz,品质因数Q为11.8。     

电磁激励微谐振式传感器的设计与制作

利用微电子机械加工技术成功研制出电磁激励-电磁拾振硅谐振梁式压力传感器。传感器以"H"型双端固支梁为谐振器,采用差分检测结构。工艺制作采用体硅加工工艺,并且采用一种减小封装应力的结构完成压力传感器的真空密封及封装。利用锁相环微弱信号检测技术建立的开环频率特性测试系统及闭环自激测试系统测试了传感器的频率、压力特性等相关技术指标。谐振器在空气中的品质因素Q值大于1200;在真空中的Q值大于7000。压力满量程刻度为0～120kPa。差分输出的结果优于单个谐振梁的输出结果,差分输出结果的线性相关系数为0.9999,灵敏度为225.77Hz/kPa。