微型碱金属原子气室MEMS制作技术

碱金属原子气室是陀螺仪、磁力计和原子钟等原子传感器的核心部件.利用微机电系统(MEMS)技术实现微型化,是当今原子气室的重要发展方向.这些技术包括激光加工、超声波加工、湿法化学腐蚀、深反应离子刻蚀等硅孔成型技术,直接键合、共晶键合、粘结键合和阳极键合等基片键合技术,以及单质填充、原位化学反应、叠氮化物光分解、电化学分解...     

阳极键合强度及其评价方法

阳极键合作为一种在微机电系统(MEMS)中运用的关键技术,具有工艺简单、键合强度高、密封性好等优点。经过几十年的发展,该技术在键合机理和提高与评价键合强度等诸多方面都得到了很大的发展,并应用于越来越多的领域。对阳极键合技术的机理、键合基片材料的发展以及键合强度的评价方法等方面进行了综述和评价,并对阳极键合技术在MEMS中的发展趋势作出展望。     

阳极键合在MEMS封装中的研究进展

在微电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)领域,阳极键合是应用最为广泛的一项技术,有着广阔的发展前景。表面预处理和键合工艺是阳极键合中最为重要的两个因素。介绍了近年来在表面预处理和键合工艺方面的研究进展,分析总结了该技术的研制情况,指明了现阶段表面预处理和阳极键合存在的问题以及未来的研究方向。     

圆片级叠层键合技术在SOI高温压力传感器中的应用

针对绝缘体上硅(SOI)异质异构结构特点,提出了两次对准和两次阳极键合工艺方法,实现了圆片级SOI高温压力传感器硅敏感芯片的叠层键合。采用玻璃—硅—玻璃三层结构的SOI压力芯片具有良好的密封性和键合强度。经测试结果表明:SOI高温压力传感器芯片键合界面均匀平整无缺陷,漏率低于5×10~(-9)Pa·m~3/s,键合强度大于3 MPa。对芯片进行无引线封装,在500℃下测试得出传感器总精度小于0. 5%FS。     

用于MEMS传感器批量制造的微装配系统

手工操作限制了MEMS传感器的批量生产.为了降低生产成本,同时提高传感器的产品质量,研制了柔性自动阳极键合系统.该系统包括一系列功能模块,包括精密定位系统、显微视觉子系统、柔性微操作手、加热系统、键合夹具、物流系统以及其它的附属系统.通过模块重构和调整,可实现不同尺寸规格传感器的键合.基于显微视觉以及微装配系统的特性,提出了基于小波变换的自动调焦清晰度评价函数,同时提出了基于改进史密斯预估器的用于克服视觉延迟的伺服控制结构.集成一维微力传感器的微操作手可实现高精度和无损操作.为了实现自动化操作,开发了包括任务规划和实时控制功能的控制系统.试验验证了该系统的自动键合功能.     

采用线阴极的快速阳极键合方法

在平板阴极和点阴极方式做阳极键合时,时间-电流特性、键合速度、结合界面质量等都有所不同。通过建立力学和电学模型,分析了不同阴极形状对阳极键合的时间、强度以及结合界面特性的影响。根据模型分析,采取了线阴极工作方式做阳极键合,样品的键合区扩散时间只需要84s。结合界面无空洞,键合强度为16.7MPa。     

半导体高温压力传感器的静电键合技术

本文论述了多晶硅高温压力传感器中的硅 玻璃静电键合技术 ,包括硅 玻璃静电键合机理 ,键合强度及键合后残余应力的改善措施 .通过大批量键合封接实验 ,键合的成品率达到 95 %以上     

低温阳极键合技术研究

通过键合温度220~250℃、键合电压400~600 V的硅玻璃低温阳极键合实验,分析了温度和电场分别对键合强度和键合效率的影响,并讨论了键合机理。     

微机械加工硅电容式加速度传感器

介绍了硅电容式加速度传感器的工作原理和制作过程。传感器的敏感元件为一个差分电容器 ,它是由活动质量块与两个玻璃极板通过阳极键合形成。活动质量块用标准的双极工艺和各向异性腐蚀工艺制作。该传感器的量程为 2 0 gn,线性度为 10 -4 量级     

MEMS耐高温压力传感器封装工艺研究

为解决特种压力传感器结构的封装难题,提出了三种能够适用于200°C高温条件下的先进封装技术.通过有限元模拟,确定了采用低温玻璃键合技术对多种压力传感器进行封装,分析得出了适合的中间键合层厚度.选定了高强度低膨胀基底合金材料,制定了低温玻璃键合的工艺流程,采用先进的丝网印刷工艺确保中间键合层厚度.实验表明经过该工艺封装的压力传感器在高温下具有可靠的性能,能满足现代工业测量需求.     

复合量程加速度计阳极键合残余应力研究

复合量程加速度计阳极键合过程中产生的残余热应力会引起加速度计的零位失调,也是导致加速度计失效的原因之一。对键合过程中产生的残余热应力进行了研究,仿真并分析了残余热应力与键合温度、玻璃基底厚度和框架键合宽度的影响,确定了适合复合量程加速度计的最佳键合宽度和玻璃基底厚度。     

静电键合在高温压力传感器中的应用

分析了硅－玻璃静电键合界面受热循环作用,或者受反向电压作用后,在高温时,键合力的特点,实验验证了高温（４５０℃）时键合面牢固、稳定。研究结果表明高温压力传感器可以采用静电键合技术进行封装。     

常温静电封接技术的研究与实验尝试

根据静电封接的机理，配制了一种低温玻璃作为封接材料，初步完成了常温下的静电封接实验。     

两电极多层阳极键合实验研究

介绍了用2个电极通过一次电极反接的方式实现多层样片之间阳极键合的操作工艺和键合机理,并以玻璃-硅-玻璃三层结构为例对其进行了实验研究。结果显示：多余的玻璃对第一次键合过程的电流特性影响不大,而第一次键合的玻璃对第二次键合电流产生显著的影响,电流出现不规则的突变。而且,在第二次键合过程中,第一次键合的玻璃在键合面上会出现由于钠元素积聚而产生的黄褐色斑点。拉伸强度实验的结果表明：第二次键合过程中在第一次键合面形成的反向电压会减弱键合的强度;通过合理选择键合参数可以得到满足MEMS封装要求的键合强度。     

Low cost anodic bonding for MEMS packaging applications

Anodic bonding of Pyrex 7740 glass to bare silicon and oxidized silicon wafer is presented for micro electro mechanical systems (MEMS) device packaging. Experimentally it has been observed that anodic bonding process parameters are varying with different 3D structures. The effects of bonding temperature and voltage are discussed by keeping the temperature constant and varying the voltage. The bonding interface has been studied by scanning electron microscope observations. Effective parameters for MEMS structure such as bonding temperature, voltage has been discussed.     

MEMS硅玻璃阳极键合工艺评价方法

为了得到微机电系统(MEMS)加速度计硅-玻璃阳极键合的键合强度,进行了剪切破坏测试,并结合材料力学相关理论,得到键合强度表征方法.通过对实验数据的分析,制定键合强度的失效判据,提出了一种评价硅玻璃键合工艺质量的有效方法,在工程实际中具有一定的参考价值.     

A new method for fast anodic bonding in microsystem technology

Other than temperature and voltage, load plays a key role in anodic bonding process. In this paper we present a new design of top electrode (cathode) for anodic bonding machine by which the bonding time has been reduced up to 30 % in case of bare silicon wafer at ?400 V and approximate 52 % in case of oxidized silicon wafer with Pyrex glass bonding at ?800 V. Experimentally it has been observed there was no bonding in oxidized silicon wafer with Pyrex glass up to ?600 V by using standard design while it has been successfully bonded at same voltage (?600 V) by using new design.