应用双电场减小阳极键合过程中MEMS器件可动部件的损伤

提出了采用双电场对硅/玻璃进行阳极键合的方法.采用这种方法,能够有效地避免和减少键合过程中的静电力对MEMS器件的可动敏感部件的损伤和破坏,同时实验结果也验证了该方法.     

应用双电场减小阳极键合过程中MEMS器件可动部件的损伤

提出了采用双电场对硅/玻璃进行阳极键合的方法.采用这种方法,能够有效地避免和减少键合过程中的静电力对MEMS器件的可动敏感部件的损伤和破坏,同时实验结果也验证了该方法.     

硅MEMS器件键合强度在线检测方法

键合强度是MEMS器件研制中一个重要的工艺质量参数,键合强度检测对器件的可靠性具有十分重要的作用。为了获得MEMS器件制造工艺中的键合强度,提出了一种键合强度在线检测方法,并基于MEMS叉指式器件工艺介绍了一种新型键合强度检测结构;借助于材料力学的相关知识,推导出了键合强度计算公式,经过工艺实验,获得了键合强度检测数据;对获得的不同键合面积的键合强度加以对比,指出这些数据的较小差异,是由刻度盘最小刻度误差和尺度效应造成的。结合叉指式器件的工作环境,认为这种方法获得的键合强度更接近实际的工作情况。     

SiO2钝化膜对硅／玻璃静电键合的影响

本文分析了硅／玻璃静电键合过程中硅表面SiO2钝化膜的作用。SiO2膜的存在使键合过程中的静电力减弱，键合工艺所选择的电压上限受SiO2膜击宽电压的控制，对于商用抛光硅片与玻璃，要完成良好的键合，一般SiO2厚度要小于0．5μm。     

乙二醇辅助多层硅/硅直接键合

利用乙二醇本身的分子结构和氢键在10万级的超净环境下成功进行了多层乙二醇环境下的硅/硅直接键合,在氮气保护下1100℃热处理后进行了拉力强度测试,平均键合强度达到了10Mpa,SEM观测表明,在键合界面没有发现孔洞和空隙。这为发展多层结构、多功能集成的MEMS结构器件奠定了良好的工艺基础。     

乙二醇辅助多层硅/硅直接键合

利用乙二醇的分子结构和氢键在10万级的超净环境下成功地进行了多层乙二醇环境下的硅/硅直接键合,并在氮气保护下1100℃热处理后进行了拉力强度测试,平均键合强度达到了10MPa.SEM观测表明,在键合界面没有发现孔洞和空隙.该方法同样适用于Ⅲ-Ⅴ族化合物的直接键合.这为发展多层结构、多功能集成的MEMS结构器件奠定了良好的工艺基础.     

硅微波功率管键合失效机理分析

硅微波功率管在生产过程中随机发生大量的键合失效。分析表明,这种硅功率管管芯的焊盘与有源区的连接处介质层容易在键合过程中因为受到金丝的振动冲击而毁坏,因此键合完成后镀金层与介质层无法完整粘合,从而造成微调金丝弧度时发生键合失效。通过加厚焊盘镀金层,避免了金丝对介质层的冲击,提高了硅功率管的键合质量及成品率。     

原子力显微镜微探针制造及阳极键合技术

首先简介原子力显微镜的特点，然后叙述阳极键合技术的原理，以及此技术在微探针制造中的应用，最后给出该技术在ＣＭＯＳ新的ＳＯＩ结构中的应用。     

低温阳极键合工艺研究

对低温阳极键合特性进行了研究.通过对硅片进行亲水、疏水和表面未处理3 种不同处理方式研究其对键合的影响,键合前将硅片浸入去离子水（DIW）中不同时间,研究硅表面H基和氧化硅分子数量对键合的影响.结果表明经亲水处理的硅片在水中浸泡1 h 的键合效果最佳.并设计了不同烘烤时间下的阳极键合实验,表明在100 °C 下烘烤30 min 可以有效减少气泡的数量和尺寸.由不同工艺条件下得到的键合形貌可知,通过控制硅片表面微观状态可以达到减小或消除键合气泡的目的.     

激光在MEMS键合技术中的应用

键合技术已经广泛地应用于微电子机械系统(MEMS)领域,但传统的键合技术由于其缺点,限制了其应用范围,而激光以其独特的优势在键合技术中得到了人们的重视.文章介绍了激光在键合技术中的应用及其原理,以及今后发展的方向.     

基于阳极键合的硅微圆盘多环谐振陀螺的设计与制作

提出了一种新型的基于阳极键合的硅微圆盘多环谐振陀螺的结构设计及其制作方法.该种陀螺采用MEMS工艺制作而成,基底材料为肖特BF33玻璃,电极和谐振器均由单晶硅片加工而成,肖特BF33玻璃与单晶硅片通过阳极键合工艺键合在一起.介绍了该种陀螺的基本结构、工作原理,并进行了仿真分析,得出该种陀螺具有较小的频率分裂,表现出陀螺效应.最后,通过MEMS工艺进行了实际加工,得到了该种陀螺的实验样品.     

单片集成MEMS中的阳极键合工艺

分析了阳极键合工艺的原理及其工艺条件对CMOS电路的影响，并通过理论分析和实验研究了单片集成MEMS中的两种阳极键合方法：对于玻璃在硅片上方的键合方式，通过在电路部分上方玻璃上腐蚀一定深度的腔及用氮化硅层保护电路可以在很大程度上减轻阳极键合工艺的影响；而玻璃在硅片下方的键合方式，硅片上的电路几乎不受阳极键合工艺的影响，两种方法各有优缺点。     

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.     

MEMS电容式超声传感器设计

在传统的电容式超声传感器(CMUT)制造过程中,用低压化学气相淀积技术形成的氮化硅薄膜残余应力大且机械性能难以预知。为此,设计了一种基于阳极键合技术的CMUT,传感器薄膜和空腔分别定义在均匀性好、残余应力低的SOI片和玻璃片上。建立了一个简化的分析模型对该结构进行机械性能分析,采用有限元分析软件ANSYS仿真验证该所建立的分析模型并预估传感器的性能。利用ANSYS静电 结构耦合仿真给出了塌陷电压。介绍了敏感单元的工艺流程。所设计的传感器频率为1.48 MHz,灵敏度为0.24 fF/Pa,塌陷电压为70 V,量程为48 kPa。     

硅硅直接键合界面杂质分布研究

根据硅片直接键合工艺中硅片的杂质分布与扩散规律,使用集成电路模拟软件T—SUPREM4建立一个键舍过程中杂质再扩散模型。该模型有利于MEMS和IC电路的集成化设计。使用该模型对键合热处理时的杂质再扩散进行模拟,得到了在500C温度下进行键合时界面处杂质的分布曲线。结果表明,热处理1h杂质再扩散已基本停止;键合界面处的氧化层对杂质扩散有明显的阻止作用．这有利于改善器件性能。     

一种控制硅深刻蚀损伤方法的研究

提出了提高硅深反应离子刻蚀的新方法。该方法在硅的侧壁PECVD淀积SiO2,硅的底部采用热氧化的方法形成SiO2。由于在刻蚀中硅与SiO2的刻蚀选择比为120∶1~125∶1,因此SiO2层可以抑制在硅-玻璃结构的刻蚀中出现的lag和footing效应,扫描电镜结果也证明,采用改进工艺后的硅结构在经过长时间的过刻蚀后仍然保持了完整性。硅陀螺测试结果也证明了改进工艺的正确性。     

一种控制硅深刻蚀损伤方法的研究

提出了提高硅深反应离子刻蚀的新方法。该方法在硅的侧壁PECVD淀积SiO2，硅的底部采用热氧化的方法形成SiO2。由于在刻蚀中硅与SiO2的刻蚀选择比为120∶1-125∶1，因此SiO2层可以抑制在硅-玻璃结构的刻蚀中出现的lag和footing效应，扫描电镜结果也证明，采用改进工艺后的硅结构在经过长时间的过刻蚀后仍然保持了完整性。硅陀螺测试结果也证明了改进工艺的正确性。     

基于ANSYS仿真的阳极键合薄膜形变量的研究

阐述了一种利用阳极键合技术加工的光纤法布里-珀罗MEMS压力传感器的工作原理,建立了考虑阳极键合产生的热应力作用下边界固支的圆膜受外加压力的薄膜形变量公式.利用有限元分析软件ANSYS对与玻璃环键合后实际结构中的膜片在压力作用下的挠度变化进行模拟,采用麦夸特(Levenberg-Marquardt)算法对模拟结果进行拟合修正,曲线拟合度达99.99％,得到了键合后实际结构中硅膜在外加压力作用下的形变量拟合公式.修正公式的曲线与实际ANSYS模拟所得数据拟合曲线的误差小于0.01％.该研究对膜片型光纤压力传感器的结构参数设计和广泛应用具有重要的理论指导意义.