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1、一种基于BCB键合技术的新型MEMS圆片级封装工艺何洪涛(中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄050051)摘要:苯并环丁烯(BCB)键合技术通过光刻工艺可以直接实现图形化,相对于其他工艺途径具有工艺简单、容易实现图形化的优点。选用4000系列BCB材料进行MEMS传感器的粘接键合工艺试验,解决了圆片级封装问题,采用该技术成功加工出具有三层结构的圆片级封装某种惯性压阻类传感器。依据标准GJB548A对其进行了剪切强度和检漏测试,测得封装样品漏率小于-33510Pacm/s,键合强度大于49N,满足考核要求。关键词:MEMS
2、;圆片级封装(WLP);苯并环丁烯(BCB);光刻;密封中图分类号:TN305.94文献标识码:A文章编号:1671-4776(2010)10-0629-05NovelMEMSWLPProcessUsingBCBBondingTechniqueHeHongtao(The13thResearchInstitute,CETC,Shijiazhuang050051,China)Abstract:Thebenzocyclobutene(BCB)bondingtechniquecanpatterndirectlybylithograph
3、yprocess.Thismethodismoresimpleandeasierthanotherapproaches.AnovelMEMSwaferlevelpackagemethodwasachievedbyBCBbondingtechniquewiththeBCB4000asabondingmaterial.Akindoftheinertialpiezoresistivesensorwiththreelayerstructurewasfabricatedthroughtheprocess.TheWLPstructurewa
4、stestedandanalyzedaccordingtotheGJB548A.-33Theresultsshowthattheleakrateislessthan510Pacm/s,thebondingstrengthislargerthan49N,andallsampleshavepassedthetest.Keywords:MEMS;waferlevelpackage(WLP);benzocyclobutene(BCB);lithography;hermeticDOI:10.3969/j.issn.1671-4776.2
5、010.10.009EEACC:2550还具有Si杯空腔或高深宽比的立体结构,这些可0引言动部件和立体结构需要足够大的空腔作为运动空圆片级封装已经成为MEMS技术发展和实用间,同时还要防止灰尘、潮气和液体的进入。而圆化的关键技术,其主要原因可以概括为以下几个方片级封装既能够提供满足器件要求的超净空腔,同面:MEMS器件一般都具有感应外界信号的可动时还可以实现对MEMS器件内部气氛的调整,提高部件或者悬空结构,如薄膜或者微梁,大部分元件器件的性能,利于减小总体尺寸和降低封装成本,收稿日期:2010-05-20基金项目:国家高
6、技术研究发展计划(863计划)重大课题项目(2009AA04Z323);国际科技合作项目(2010DFAL2590)Email:he_ht@126.com2010年10月微纳电子技术第47卷第10期629何洪涛:一种基于BCB键合技术的新型MEMS圆片级封装工艺缩短推向市场的时间周期;另外,圆片级封装是实段,本文提出使用BCB材料实现不同圆片之间键现多芯片3D立体集成的基础,符合SIP技术延伸合的技术路线,从技术范畴上讲属于粘接键合的一的发展趋势。种。实现圆
7、片级封装的技术手段有多种,但是最关BCB材料是由美国道化学公司研制,采用在键和最主要的工艺步骤就是圆片键合工艺。对其要高分子材料中混入一定比例Si粉的方法形成的一求是具有全封闭性,以防止湿气污染致使微结构失种特殊材料。微电子器件工艺过程中通常用作器件效;具有尽可能低的工艺温度过程,避免高温引起外部的钝化层,也用作集成电路多层布线结构的介器件的失效或者性能退化;较低的应力,避免应力质隔离层。虽然是有机材料,但是从性质上接近无[1-2]因素对器件的性能产生不利影响。机介质,强度高,热稳定性良好,同Si材料的匹国内外采用的圆片键合手段很
8、多,主要有阳极配较好,微波性能良好。键合、Si直接键合、玻璃熔封键合、共晶键合、早期的3000系列BCB材料属于非光敏材料,热压键合和粘接键合等。阳极键合是通过在Si和图形化需要附加光刻和刻蚀工艺步骤。新型的玻璃间加电形成场助键合,键合温度300~
