激光键合的有限元仿真及工艺参数优化

在硅/玻璃激光键合中,温度场的分布是影响晶片能否键合的关键因素.本文利用有限元法建立了移动高斯热源作用下硅/玻璃激光键合的三维温度场数值分析模型.运用该模型计算了不同的工艺参数条件下硅/玻璃的温度场分布,并由此得出键合线宽.然后通过漏选试验确定影响激光键合的主要工艺参数有激光功率、激光扫描速度及键合初始温度.最后通过对仿真结果进行回归分析,得到激光键合工艺的最优参数,为进一步研究激光键合工艺提供了理论依据.     

无压力辅助硅/玻璃激光局部键合

提出了一种新的无需外压力作用的硅/玻璃激光局部键合方法,通过对晶圆进行表面活化处理,选择合适的激光参数及加工环境,成功地实现了无压力辅助硅/玻璃激光键合.同时研究了该键合工艺参数如激光功率、激光扫描速度、底板材料等的影响.实验表明,激光功率越大,扫描速度越小,键合线的宽度就越大.实验结果显示,该方法能有效减少键合片的残余应力,控制键合线宽,并能得到较好的键合强度.该工艺可为MEMS器件的封装与制造提供简洁、快速、键合区可选择的新型键合方法.     

无压力辅助硅/玻璃激光局部键合

提出了一种新的无需外压力作用的硅/玻璃激光局部键合方法,通过对晶圆进行表面活化处理,选择合适的激光参数及加工环境,成功地实现了无压力辅助硅/玻璃激光键合.同时研究了该键合工艺参数如激光功率、激光扫描速度、底板材料等的影响.实验表明,激光功率越大,扫描速度越小,键合线的宽度就越大.实验结果显示,该方法能有效减少键合片的残余应力,控制键合线宽,并能得到较好的键合强度.该工艺可为MEMS器件的封装与制造提供简洁、快速、键合区可选择的新型键合方法.     

基于钛中间层的玻璃与硅激光键合互联技术

采用纳秒脉冲式紫外激光实现了含有金属中间层的玻璃与硅激光键合互联。基于激光键合的二维传热模型，通过有限元分析仿真阐述了钛中间层的作用机理。开展了钛中间层薄膜制备及激光键合工艺试验，对比了键合强度，并通过微观形貌和能谱分析，验证了钛中间层在激光键合的有益作用。最终制备了含有6μm中间金属互联层的玻璃-金属-硅键合互联结构。     

塑料芯片的红外激光加热键合研究

阐述了利用红外激光与物质相互作用的热效应实现微系统器件的局部加热键合原理 ,研究了红外激光键合塑料芯片的实施条件和键合工艺过程 ,建立了半导体激光键合实验装置 ,并实现了有机玻璃芯片的激光键合。以非硅塑料材料为主的加工工艺在微流芯片及生物芯片的研究日益受到重视 ,形成了一类新的生化微系统器件。塑料高分子材料不仅具有与生物分子化学兼容的优点 ,而且塑料种类繁多 ,价格低廉 ,且易于通过模压、注射成型和其他复制技术实现大规模低成本的生产 ,克服了以硅或玻璃材料为主的加工工艺生产生物微系统的高成本低产量的局限性。随着…     

Si/Glass激光键合的仿真及实验研究

对Si/Glass激光键合进行了有限元仿真,自主设计激光键合系统并进行了Si/Glass激光键合实验研究、测试与表征。以Si/Glass激光键合的二维传热解析模型为理论基础,应用有限元软件ANSYS仿真了激光功率20～48W时激光键合的三维温度场、键合熔融深度,并预测键合阈值功率为28 W。自主设计激光键合系统及实验方案,采用光斑直径150μm、功率30W的Nd:YAG连续激光实现了Si/Glass的良好激光键合。测试结果表明,激光键合强度最高为阳极键合的5.2倍,激光键合腔体气密性测试泄漏率平均值约9.29×10-9 Pa.m3/s,与阳极键合处于同一数量级。采用能谱分析(EDS)线扫描Si/Glass激光键合的界面材料成分,发现键合界面形成过渡层,激光功率30W时过渡层厚度9μm,与仿真结果吻合。     

硅/玻璃紫外固化中间层键合

利用玻璃的透光特性和紫外固化的成熟技术,研究了一种使用紫外固化胶作为中间层的玻璃/硅室温键合工艺.通过选择一定波段的紫外固化胶,旋涂紫外胶后使用365nm光刻机作为紫外光源控制紫外固化,从而实现了硅/玻璃的中间层键合.分析测试结果表明,紫外固化辅助的中间层键合可以成功应用于硅/玻璃键合,中间层厚5～6μm,键合强度达到26MPa.该工艺只需室温条件,简单高效,成本低廉,无需额外的压力或电场,对于硅/玻璃低温键合封装具有潜在的应用价值.     

MEMS封装用局部激光键合法及其实现

对常规激光键合在Si-玻璃键合工艺中因高温而引起的负面效应进行了分析,从而设计出芯片表面活化预键合与激光键合工艺相结合的方法.该方法已用于微电子机械系统(MEMS)样片封装实验中.实验过程是:先用一种特殊的化学方法形成亲水表面,然后将Si和玻璃置于室温下进行预键合,最后取波长1064nm、光斑直径500μm、功率70W的Nd∶YAG激光器作局部激光加热.结果表明,该方法在不施加外力下能实现无损伤低温键合,同时拉伸实验也说明了样片键合强度达到2.6～3.0MPa,从而既保证了MEMS芯片的封装质量又降低了其封装成本.     

硅/玻璃紫外固化中间层键合

利用玻璃的透光特性和紫外固化的成熟技术,研究了一种使用紫外固化胶作为中间层的玻璃/硅室温键合工艺.通过选择一定波段的紫外固化胶,旋涂紫外胶后使用365nm光刻机作为紫外光源控制紫外固化,从而实现了硅/玻璃的中间层键合.分析测试结果表明,紫外固化辅助的中间层键合可以成功应用于硅/玻璃键合,中间层厚5～6μm,键合强度达到26MPa.该工艺只需室温条件,简单高效,成本低廉,无需额外的压力或电场,对于硅/玻璃低温键合封装具有潜在的应用价值.     

硅/玻璃键合技术在RF-MEMS开关制作中的应用

介绍了一种新的RF-MEMS开关制作工艺,利用静电键合技术将表面微加工工艺与体硅加工工艺结合在一起完成开关上下电极的组合;说明了如何在普通环境下进行图形对准;通过静电力的理论计算和键合试验,分析了铝台阶对硅/玻璃静电键合的影响,得出铝台阶厚度低于100nm时键合效果较好;对有无铝台阶时的静电键合电流特性进行比较,分析了硅/玻璃界面电荷分布及其运动情况,为RF-MEMS开关的设计与制作提供了有意义的参考。