书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：MEMS制造应用的晶圆级气密封装
编号：JFKJ-21-508
作者：炬丰科技
索引术语—加速测试、驱动旋转法、密封封装、低温晶圆键合、微机电系统制造、后处理、紫外线粘合剂、晶圆级封装。
摘要
本文介绍了一种用于微机电系统(MEMS)器件封装和制造应用的使用紫外线(UV)可固化粘合剂的新晶片键合技术。紫外光固化粘合剂通过紫外光曝光固化，无需任何加热过程，适用于温度敏感材料或器件的包装。Pyrex 7740玻璃被化学湿法蚀刻以形成微腔，并用作保护帽衬底。在将可紫外光固化的粘合剂旋涂到玻璃基板上之后，然后通过紫外光曝光将基板与下方的器件基板对准并结合。电接触焊盘打开和管芯分离通过切割同时完成。两种不同的测试设备，露点传感器和电容式加速度计，用于评估封装强度和密封性。在切割工艺之后，在封装的并联电容器中没有发现结构损坏或静摩擦现象。加速测试结果还表明，使用粘合宽度为150·米的乐泰3491紫外线粘合剂的包装，在25摄氏度和100%相对湿度的工作环境下，可以存活300天以上。文章全部详情：壹叁叁伍捌零陆肆叁叁叁
包装设计和制造
我们的封装方案是采用紫外光固化粘合剂来密封晶片上的微机电系统器件。通过粘合剂，微机械加工的玻璃衬底可以在室温下与器件衬底紧密结合。选择康宁派热克斯7740玻璃晶片并进行微机械加工，以形成微机电系统器件的保护帽，因为它机械坚固，对紫外光透明，并对大多数化学物质表现出良好的抵抗力。此外加速度计用于模拟独立式微机电系统设备。通过观察机械损伤或静摩擦现象，可以检查封装是否能够在切割操作期间为微机电系统器件提供期望的保护。
在实验过程中，将紫外光固化粘合剂旋涂在保护帽基底上。在涂覆之后，在空腔内会有残留的粘合剂，这可能使内部装置失效。因此，开发了一种“推出旋转”方法，以使旋涂后空腔中的粘合剂残留最小化。通过利用旋涂过程中的离心力，粘合剂将向结合区域回流，这可以有效地减少最初截留在空腔内的粘合剂残留物的量。
结果和包装可靠性
晶片中心区域周围的局部键合失败主要是由于在中心区域一之前两个衬底的边缘区域接触引起的空气滞留。该问题可以通过使用真空环境进行结合来解决。通过切割钳小心地移除玻璃保护帽，并在扫描电镜下进行检查。结果显示封装强度足够强以承受切割操作。此外，在玻璃保护帽去除之后，在硅衬底的结合表面上没有发现任何机械损伤。
结论
使用紫外光固化粘合剂实现低温晶圆级微机电系统密封封装。粘合强度足以维持随后的湿法切割操作，并保护独立式微机电系统器件免受静摩擦和损坏。为了减少玻璃盖内的粘合剂残留，开发了“驱离旋转”技术来提高封装可靠性。加速测试表明，具有150米宽粘合剂粘合宽度的密封封装在25摄氏度和100%相对湿度环境下运行时，可承受305天的湿气渗透。这种低成本和后处理封装方法为微机电系统和微电子器件制造应用提供了替代选择。
