用于MEMS器件的先进晶圆级封装解决方案

用于MEMS器件的先进晶圆级封装解决方案

　　几乎日常生活的每一项技术中都少不了微机电系统（micro-electro-mechanical systems，MEMS）器件。智能手机是消费类设备的一个突出例子，它集成了多个MEMS器件，例如用于运动传感的加速度计和陀螺仪，以及用于无线通信的基于MEMS的滤波器。

　　MEMS也是汽车行业的一项关键技术，从发动机管理或轮胎压力监测系统中的压力传感器到安全气囊释放系统中的加速度计。而用于汽车和工业应用的MEMS器件必须满足最高标准的性能和可靠性，这也对制造技术提出了最高要求。

　　作为MEMS市场晶圆加工设备的领先供应商，EVG有着悠久的历史。EVG在光刻和晶圆键合领域出色的工艺技术、持续创新和广泛的产品组合，支持MEMS客户为其下一代器件开发领先的解决方案。

　　先进光刻技术实现精密MEMS制造

　　大多数MEMS器件由具有高深高比和小型易碎移动部件的3D结构组成。因此，制造工艺需要厚光刻胶工艺、表面保形涂层以及出色的曝光和对准能力。EVG除了提供标准的紫外光刻设备，甚至通过纳米压印光刻（NIL）为新兴的MEMS应用提供纳米结构。此外，EVG的无掩模曝光（Maskless Exposure Technology， MLE™）技术可以实现光刻胶的动态图案化，包括单个芯片注释的可能性——这是关键的汽车和工业MEMS应用的重要特征。

　　图1：MEMS结构特点及其制造工艺要求（来源：EVG）

　　针对MEMS制造，EVG光刻技术的优势主要有以下四方面：

　　先进光刻胶工艺

　　■旋涂和喷涂能力

　　■多层工艺

　　■特种光刻胶工艺

　　■喷射、混水、束流和超声波辅助开发

　　高精度掩模对准

　　■用于蚀刻和金属化的光刻

　　■最新的UV-LED技术

　　■高景深曝光

　　■键合对准

　　采用无掩模曝光技术（MLE™）的数字制造

　　■具有线空间分辨率《2μm的动态光刻胶图案化

　　■从芯片注释到多项目晶圆的单个图案

　　■无掩模数字基础设施

　　■从快速原型设计到大规模制造的智能和敏捷

　　先进光刻胶工艺

　　■经批量验证的晶圆级压印技术

　　■专有SmartNIL®技术

　　■领先的晶圆级光学能力

　　■Bio-MEMS的创新工艺

　　图2： 应用20微米厚度光刻胶进行MEMS结构图案化（来源：EVG）

　　晶圆键合

　　许多MEMS器件需要保护，以免受到外部环境的影响，或者只能在受控气氛或真空下运行。当今MEMS器件与CMOS芯片的高度集成，还需要专门用于MEMS器件的先进晶圆级封装解决方案。此外，许多MEMS都是基于SOI晶圆等技术基板。因此，晶圆级键合工艺在MEMS器件的制造中起着至关重要的作用。

　　图3： MEMS封装及其工艺要求（来源：EVG）

　　EVG面向MEMS晶圆键合的技术优势主要有以下六个方面：

　　用于气密密封和真空封装的金属键合

　　（焊料、共晶、瞬态液相（TLP）、金属扩散）

　　■限定压力封装

　　■机械强度好

　　■高键合后对准精度

　　■丰富的界面属性

　　工程化基板的熔接

　　■MEMS-SOI基板

　　■混合键合

　　■规模芯片转移

　　■先进半导体封装的异构集成

　　用于可靠的硅-玻璃界面的阳极键合

　　■高度稳定和牢固的键合

　　■光学透明

　　■三层键合（硅-玻璃-硅）

　　■高键合后温度耐受性

　　玻璃粉键合的形貌公差

　　■中间玻璃层

　　■宽工艺窗口

　　■平面电馈通

　　■数十年的生产验证

　　用于简单集成的胶粘键合

　　■临时键合/去键合

　　■使用紫外线固化粘合剂进行室温键合

　　■超薄胶层转移键合

　　■兼容多种基板材料

　　采用ComBond®技术的高端封装

　　■高真空处理和工艺（《7E-8 mbar）

　　■无吸气剂真空封装

　　■低温Al-Al键合

　　■晶圆表面活化

　　图4： 使用Al-Ge共晶键合将一个MEMS器件与一个ASIC键合在一起（来源：Courtesy of Chipworks）

　　工艺服务和能力中心

　　EVG在其奥地利总部以及美国和日本拥有先进的应用实验室和洁净室，致力于为全球研发和生产客户及合作伙伴提供卓越的工艺专业知识。服务范围从设备演示和可行性研究到中小型试生产线，以缩短上市时间。

　　EVG还建立了异构集成能力中心（Heterogeneous IntegraTIon Competence CenterTM），旨在帮助客户利用EVG的工艺解决方案和专业知识，通过系统集成和封装技术的进步推动实现全新的和增强的产品和应用。