幾乎日常生活的每一項(xiàng)技術(shù)中都少不了微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical systems,MEMS)器件。智能手機(jī)是消費(fèi)類(lèi)設(shè)備的一個(gè)突出例子,它集成了多個(gè)MEMS器件,例如用于運(yùn)動(dòng)傳感的加速度計(jì)和陀螺儀,以及用于無(wú)線通信的基于MEMS的濾波器。
MEMS也是汽車(chē)行業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),從發(fā)動(dòng)機(jī)管理或輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的壓力傳感器到安全氣囊釋放系統(tǒng)中的加速度計(jì)。而用于汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用的MEMS器件必須滿足最高標(biāo)準(zhǔn)的性能和可靠性,這也對(duì)制造技術(shù)提出了最高要求。
作為MEMS市場(chǎng)晶圓加工設(shè)備的領(lǐng)先供應(yīng)商,EVG有著悠久的歷史。EVG在光刻和晶圓鍵合領(lǐng)域出色的工藝技術(shù)、持續(xù)創(chuàng)新和廣泛的產(chǎn)品組合,支持MEMS客戶(hù)為其下一代器件開(kāi)發(fā)領(lǐng)先的解決方案。
先進(jìn)光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)精密MEMS制造
大多數(shù)MEMS器件由具有高深高比和小型易碎移動(dòng)部件的3D結(jié)構(gòu)組成。因此,制造工藝需要厚光刻膠工藝、表面保形涂層以及出色的曝光和對(duì)準(zhǔn)能力。EVG除了提供標(biāo)準(zhǔn)的紫外光刻設(shè)備,甚至通過(guò)納米壓印光刻(NIL)為新興的MEMS應(yīng)用提供納米結(jié)構(gòu)。此外,EVG的無(wú)掩模曝光(Maskless Exposure Technology, MLE?)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)光刻膠的動(dòng)態(tài)圖案化,包括單個(gè)芯片注釋的可能性——這是關(guān)鍵的汽車(chē)和工業(yè)MEMS應(yīng)用的重要特征。

圖1:MEMS結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其制造工藝要求(來(lái)源:EVG)
針對(duì)MEMS制造,EVG光刻技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要有以下四方面:
先進(jìn)光刻膠工藝
■旋涂和噴涂能力
■多層工藝
■特種光刻膠工藝
■噴射、混水、束流和超聲波輔助開(kāi)發(fā)
高精度掩模對(duì)準(zhǔn)
■用于蝕刻和金屬化的光刻
■最新的UV-LED技術(shù)
■高景深曝光
■鍵合對(duì)準(zhǔn)
采用無(wú)掩模曝光技術(shù)(MLE?)的數(shù)字制造
■具有線空間分辨率《2μm的動(dòng)態(tài)光刻膠圖案化
■從芯片注釋到多項(xiàng)目晶圓的單個(gè)圖案
■無(wú)掩模數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施
■從快速原型設(shè)計(jì)到大規(guī)模制造的智能和敏捷
先進(jìn)光刻膠工藝
■經(jīng)批量驗(yàn)證的晶圓級(jí)壓印技術(shù)
■專(zhuān)有SmartNIL?技術(shù)
■領(lǐng)先的晶圓級(jí)光學(xué)能力
■Bio-MEMS的創(chuàng)新工藝

圖2: 應(yīng)用20微米厚度光刻膠進(jìn)行MEMS結(jié)構(gòu)圖案化(來(lái)源:EVG)
晶圓鍵合
許多MEMS器件需要保護(hù),以免受到外部環(huán)境的影響,或者只能在受控氣氛或真空下運(yùn)行。當(dāng)今MEMS器件與CMOS芯片的高度集成,還需要專(zhuān)門(mén)用于MEMS器件的先進(jìn)晶圓級(jí)封裝解決方案。此外,許多MEMS都是基于SOI晶圓等技術(shù)基板。因此,晶圓級(jí)鍵合工藝在MEMS器件的制造中起著至關(guān)重要的作用。

圖3: MEMS封裝及其工藝要求(來(lái)源:EVG)
EVG面向MEMS晶圓鍵合的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要有以下六個(gè)方面:
用于氣密密封和真空封裝的金屬鍵合
?。ê噶?、共晶、瞬態(tài)液相(TLP)、金屬擴(kuò)散)
■限定壓力封裝
■機(jī)械強(qiáng)度好
■高鍵合后對(duì)準(zhǔn)精度
■豐富的界面屬性
工程化基板的熔接
■MEMS-SOI基板
■混合鍵合
■規(guī)模芯片轉(zhuǎn)移
■先進(jìn)半導(dǎo)體封裝的異構(gòu)集成
用于可靠的硅-玻璃界面的陽(yáng)極鍵合
■高度穩(wěn)定和牢固的鍵合
■光學(xué)透明
■三層鍵合(硅-玻璃-硅)
■高鍵合后溫度耐受性
玻璃粉鍵合的形貌公差
■中間玻璃層
■寬工藝窗口
■平面電饋通
■數(shù)十年的生產(chǎn)驗(yàn)證
用于簡(jiǎn)單集成的膠粘鍵合
■臨時(shí)鍵合/去鍵合
■使用紫外線固化粘合劑進(jìn)行室溫鍵合
■超薄膠層轉(zhuǎn)移鍵合
■兼容多種基板材料
采用ComBond?技術(shù)的高端封裝
■高真空處理和工藝(《7E-8 mbar)
■無(wú)吸氣劑真空封裝
■低溫Al-Al鍵合
■晶圓表面活化

圖4: 使用Al-Ge共晶鍵合將一個(gè)MEMS器件與一個(gè)ASIC鍵合在一起(來(lái)源:Courtesy of Chipworks)
工藝服務(wù)和能力中心
EVG在其奧地利總部以及美國(guó)和日本擁有先進(jìn)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室和潔凈室,致力于為全球研發(fā)和生產(chǎn)客戶(hù)及合作伙伴提供卓越的工藝專(zhuān)業(yè)知識(shí)。服務(wù)范圍從設(shè)備演示和可行性研究到中小型試生產(chǎn)線,以縮短上市時(shí)間。
EVG還建立了異構(gòu)集成能力中心(Heterogeneous Integration Competence CenterTM),旨在幫助客戶(hù)利用EVG的工藝解決方案和專(zhuān)業(yè)知識(shí),通過(guò)系統(tǒng)集成和封裝技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)實(shí)現(xiàn)全新的和增強(qiáng)的產(chǎn)品和應(yīng)用。
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