DZD450型真空包装机设计（全套含CAD图纸）
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斯特雷萨，意大利，2007年4月25日至27日0级真空包装RT进程MEMS谐振器NICOLASABEL,DANIELGROGG,CYRILLEHIBERT,FABRICECASSET,31124PASCALANCEY,ADRIANMIONESCU3专家组，高等联邦理工学院洛桑，瑞士，监察委员会（洛桑），ST微电子，123法国，MINATEC的CEALETI，法国4摘要一个新的房间温度（RT）0级真空包装证明在这项工作中，使用非晶硅（ASI）作为牺牲层和结构层二氧化硅。这个过程是与大多数MEMS谐振器和谐振悬栅MOSFET1制造工艺兼容。本文提出了一种释放释放的时间和孔堵塞孔尺寸的影响的研究。讨论在包装胁迫期间后端注塑过程中批量生产的兼容性。在室温下进行包装，使其完全兼容IC加工晶圆，并避免任何有源器件的后续退化。1、引言MEMS谐振器的表现已经证明，以满足集成CMOS共同参考振荡器应用的要求23。使用一个0级的方法，提出了在往年不同的包装的可能性4，5或晶圆键合方法6。0级的薄膜包装，使用标准的前端制造工艺是根据行业的要求，但可能是最具成本效益的技术，实现批量生产真空封装MEMS元件。2、设备描述和包装设计图1、0级真空包一个RSG中的MOSFET的制造过程示意图包装过程中已经做了一个MEMS谐振器具有MOSFET的检测1。该设备的基础上调节漏电流的MOSFET通道的悬浮门的共鸣。这种技术的优点是大得多的电流比平常的电容检测型，由于晶体管的固有增益输出检测。7在前面所述的RSG的MOSFET器件制造工艺和表演。图的过程步骤。1，15微米厚的非晶硅（ASI）层溅射已经公布的MEMS谐振器遵循由2M的溅射SIO2薄膜沉积的射频。准零应力ASI薄膜沉积过程中已开发准垂直沉积，避免下降低释放时间的束沉积材料。通过二氧化硅层蚀刻15M的释放孔和干SF6电浆释放步骤。由于纯化学腐蚀，高选择性比1NM/MIN在SIO2获得。非形溅射二氧化硅沉积在室温下的孔被堵塞。包装过程中已执行的金属门SGMOSFET和图2A显示了一个发布基于铝硅RSG的一个500NM的气隙，与40NM的栅氧化层梁的长度和宽度分别为125M和6M的MOSFET的SEM照片。真空包装RSGMOSFET的显示图。2B突出堵塞后重新充满释放孔牢固。在图释放孔的截面。2C显示1M以上的粘接面，以确保腔密封。一个纤维蛋白原的横截面图。2D显示暂停悬浮门以上的SIO2膜。腔内的真空气氛得到存放顶端二氧化矽下5X107MBAR层设备给予。稍压二氧化硅膜显示在图腔形成大开口尺寸，薄膜包装的很好的行为。图2A）铝硅基于RSG的MOSFET的SEM照片，B）RSG的MOSFET覆盖了二氧化硅帽的顶视图，C）发布充满了孔的截面溅射二氧化硅，D）的FIB截面打包RSGMOSFET，重新存入的FIB切割过程中的材料被周围的悬浮门和SIO2膜在堵塞过程中，由于高度非形沉积，在进入型腔的材料金额已测只有80NM工艺相比25CM氧化物沉积。腔内部的残留物被限制在810CM直径的圆，但在很大程度上取决于内部腔体的拓扑结构。氧化层厚度，需要堵塞漏洞，在很大程度上取决于孔宽度超过高度的比例，因此决定在腔内残留物的金额。图3AB）的横截面12UM二氧化硅悬浮膜由258米SIO2溅射沉积的堵塞有释放孔3、开放释放速率的大小和堵塞效果的影响孔开口尺寸和ASI厚度的蚀刻ASI率变化如图。4。小孔开口的蚀刻速率降低。下双蚀刻行为由于ASI厚度变化和孔直径，2分钟后观察。释放步孔径（直径为2M）一个小洞，露出水面的因素是占主导地位和蚀刻速率的3倍薄ASI更大。然而，对于大开口（直径9M）钻蚀的距离更重要的是，路径系数代表物种的侧向开口高度达到ASI就变得很重要，然后蚀刻的比例下降到13。图4各种释放孔直径为11M和33M的无定形硅牺牲层的钻蚀率，释放后2分钟释放后，溅射沉积SIO2的封装在高真空使用5X107MBAR的内在的，非形沉积堵塞孔，如图所示。5。堵塞的效果，是强烈依赖材料和相关的概率定义为一个分子坚持表面的粘着系数。系数是001以下的低压化学气相沉积聚硅，但026为SIO2，因此更适合堵塞的目的。图5二氧化硅溅射沉积堵塞的SIO2膜的跨节的示意图孔堵塞开幕宽高比为图上有很强的依赖性。图6为SIO2的厚度为2M直径高度长宽比低于1孔堵塞。孔开放的比例为15只可为3微米厚的二氧化硅沉积堵塞。孔堵塞率测量330NM每沉积二氧化硅微米。图6孔堵塞效果取决于堵塞孔的2M的剩余2M和3M的二氧化硅沉积SIO2膜孔径（纳米）（右）的直径超过身高比在图7的正方形和长方形孔钻蚀率和堵塞的孔几何效应已研究。下比相同开口面积的方形蚀刻矩形开口准相同，而堵塞是10倍，更重要的。图7后16分钟发布，为291M2正方形和长方形的释放孔（红色虚线矩形）的钻蚀长度。初始SIO2的厚度是2M和ASI厚度为11M。25M二氧化硅沉积后的剩余孔大小为14微米的正方形和矩形140NM。4、生产环境的包装问题0级封装集成的MEMS工业生产，维持塑料成型，相当于100BAR左右的等静压。封装薄膜厚度已设计，以降低在成型压力的影响。有限元模拟与COVENTOR完成图。8表明，诱导成型包挠度减少到25纳米，145M厚的SIO2薄膜，这使得它与工业标准的后端进程兼容。图8有限元建模应用等静压压力模仿注塑工艺步骤的谐振器的包装下LTO和封顶成型压力下的挠度的PECVD氮化硅材料的影响表一膜厚度，然后可以考虑前两种材料失效的杨氏模量和最大应力优化，以降低成型引起的偏转。表1，有限元模拟需要维持0级组成一个30MX30M膜包装的塑料成型的结构层厚度。PECVD氮化硅厚度比较需要引起相同的偏转。在开发流程，真空度和长期稳定的进一步调查仍然进行研究，以充分体现包装。这种特性可以直接进行使用氦气泄漏测试9，或间接通过伺服谐振器品质因数的真空度直接关系到包装。5、结论提出了一种新的0级包装过程中使用ASI作为牺牲层和封装层二氧化硅。RSG中的MOSFET谐振器已成功封装在高真空下。封装后端行工业过程的影响已展开调查，在最佳覆盖厚度需要维持塑料成型。释放时间和堵塞的封装效果孔尺寸的影响进行了调查，并确定这个过程优化包装参数。参考文献1银白杨等人，“超低电压的MEMS谐振器基于RSG中的MOSFET，MEMS的06，页882885，20062等五KAAJAKARI，“低噪音的硅微机械批量声波振荡器”，第1299IEEE国际超声研讨会1302年，2005年3YW林等人，“低相位噪声阵列复合材料细观力学酒杯磁盘振荡器”IEDM上，05，页287290，20054SILLON北路等，晶圆级以上IC射频MEMS密封包装工艺及表征，IMAPS2004年5KIM等。，“晶圆级封装MEMS谐振器的频率稳定度，”05传感器，第一卷。2，19651968年，2005年6五KAAJAKARI等，“稳定的晶圆级真空封装单晶硅谐振”，传感器和制动器物理卷。130131，第4247页，20067银白杨等，“悬浮栅MOSFET固态MOS晶体管将
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