专利汇可以提供一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于利用苯并环丁烯(BCB)材料针对经过湿法 腐蚀 或干法 刻蚀 的 半导体 材料或玻璃进行250℃低温圆片级气密性键合,键合压 力 为1-3×10-5Pa, 真空 度为10-3Pa;通过BCB键合封装的微机械器件和光电器件封装的气密性,气密性达到2.1~5.9×10-4Pa cm3/s He,优于军用标准一个数量级以上;剪切强度在4.65MPa以上,完全达到了微 电子 器件的封装标准;本发明提供的封装方法适用于谐振式MEMS器件、微 加速 度计 、微陀螺、微热 辐射 仪等,可以有效的减小器件的阻尼,提高器件系统的品质因数(Q值),从而提高 传感器 件的灵敏度,是微机械器件和微光电器件的有效低温圆片级气密性封装方法。,下面是一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法专利的具体信息内容。
1.一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于利用苯并环丁烯材料进行低温圆片级材料键合和半导体材料的湿法腐蚀或干法刻蚀技术,实现250℃情况下微机械器件、光电器件的低温圆片级气密性键合封装;工艺步骤是:(a)首先通过微电子机械系统微细加工工艺完成微机械器件和光电器件的制作;(b)通过涂胶掩膜刻蚀或氧化、保护、BOE腐蚀液腐蚀,涂胶掩膜开孔、腐蚀方法在半导体材料上制作出密封腔体;所述的BOE腐蚀液是指NH4F和HF的混合液;(c)在制作好腔体的键合表面旋涂或喷涂苯并环丁烯胶;①先在键合面旋涂增粘剂AP3000,选用工艺是开盖800转/分旋涂20秒,闭盖2500转/分旋涂20秒;②在增粘剂上旋涂苯并环丁烯胶,参数为:1000-5000转/分旋涂20-30秒;胶层厚度5.5μm~2.5μm;③去除硅片边缘的苯并环丁烯胶,避免污染键合机;④热盘烘干:目的是将有机溶剂挥发掉,以获得没有孔洞的苯并环丁烯胶粘结层;(d)在键合机中进行圆片级低温键合,键合过程中键合温度为250℃保温1h;并加载1~3×105Pa的键合压力,真空度为10-1Pa。
2.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于所述的半导体材料为可图形化制作腔体的材料。
3.按权利要求1或2所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于所述的半导体材料为硅化镓、磷化铟、氮化镓、氮化铟、金刚石、氮化铝和氧化铝中的任一种。
4.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于所述旋涂苯并环丁烯的工艺参数是选择1500转/分,旋涂20秒;胶层厚度为4-5μm。
5.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于对谐振梁式微电子机械系统的器件进行低温圆片级气密性封装,具体工艺步骤是:(a)选择普通N型(100)双抛硅片,厚度420±15μm,电阻率3-8Ω·cm硅片,进行氧化,得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3);(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影,形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜;(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2),为其开腐蚀窗口,随后去掉光刻胶(4);(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中,通过窗口腐蚀硅片,得到腔体结构;(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3),得到保护腔体结构;(f)在腔体结构顶层面旋涂或喷涂苯并环丁烯胶(6),工艺参数是:①在键合面旋涂增粘剂AP3000,选用开盖800转/分旋涂20秒,闭盖2500转/分旋涂20秒;②在增粘剂上旋涂胶,选择开盖800转/分旋涂20秒,闭盖1500转/分旋涂20秒,胶层厚度为4-5μm;③去除硅片边缘的BCB胶;④热盘烘干;(g)最后通过键合机,进行步骤(f)所制作腔体结构与谐振式微机械可动部件(7)的低温圆片级气密性键合封装,工艺参数是:①温度制度为:100℃保温10min,150℃保温10min,200℃保温10min,250℃保温1h,自然冷却;②对硅片施加3×105Pa的键合加载压力;③真空条件10-1Pa,最终得到封装后的器件;以上所述的BOE腐蚀液为NH4F和HF的混合液;BCB为苯并环丁烯的英文缩写。
6.按权利要求5所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于所述的光刻胶为shiplay公司牌号为1912型。
7.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于对小量程高精度加速度计、高量程加速度计、竖直方向运动的微加速度计或水平滑动的微加速度计进行低温圆片级气密性封装,具体步骤是:(a)选择普通N型(100)双抛硅片,厚度420±15μm,电阻率3-8Ω·cm硅片,进行氧化,得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3);(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影,形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜;(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2),为其开腐蚀窗口,随后去掉光刻胶(4);(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中,通过窗口腐蚀硅片,得到腔体结构;(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3),得到保护腔体结构;(f)在腔体结构顶层面旋涂或喷涂BCB(6),工艺参数是:①在键合面旋涂增粘剂AP3000,选用开盖800转/分旋涂20秒,闭盖2500转/分旋涂20秒;②在增粘剂上旋涂BCB胶,选择开盖800转/分旋涂20秒,闭盖1500转/分旋涂20秒,胶层厚度为4-5μm;③去除硅片边缘的BCB胶;④热盘烘干;(g)最后通过键合机进行由步骤(f)制作的腔体结构与微加速度计可动部件的低温圆片断键合封装,工艺参数为①温度制度为:100℃保温10min,150℃保温10min,200℃保温10min,250℃保温1h,自然冷却;②对硅片施加3×105Pa的键合加载压力;③真空条件10-1Pa,最终得到封装后的器件;以上所述的BOE腐蚀液为NH4F和HF的混合液;BCB为苯并环丁烯的英文缩写。
8.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于对微机械电容式或压阻式等微陀螺器件进行低温圆片级气密性封装,具体工艺步骤是:(a)选择普通N型(100)双抛硅片,厚度420±15μm,电阻率3-8Ω·cm硅片,进行氧化,得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3);(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影,形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜;(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2),为其开腐蚀窗口,随后去掉光刻胶(4);(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中,通过窗口腐蚀硅片,得到腔体结构;(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3),得到保护腔体结构;(f)在腔体结构顶层面旋涂或喷涂苯并环丁烯胶(6),工艺参数是:①在键合面旋涂增粘剂AP3000,选用开盖800转/分旋涂20秒,闭盖2500转/分旋涂20秒;②在增粘剂上旋涂BCB胶,选择开盖800转/分旋涂20秒,闭盖1500转/分旋涂20秒,胶层厚度为4-5μm;③去除硅片边缘的BCB胶;④热盘烘干;只是将腔体内谐振式微机械可动部件替换为微陀螺可动部件(7);以上所述BOE腐蚀液为NH4F和HF的混合液;BCB为苯并环丁烯的英文缩写。
9.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于对微热辐射仪器件进行低温圆片级气密性封装,具体工艺步骤是:(a)选择普通N型(100)双抛硅片,厚度420±15μm,电阻率3-8Ω·cm硅片,进行氧化,得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3);(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影,形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜;(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2),为其开腐蚀窗口,随后去掉光刻胶(4);(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中,通过窗口腐蚀硅片,得到腔体结构;(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3),得到保护腔体结构;(f)在腔体结构顶层面旋涂或喷涂BCB(6),工艺参数是:①在键合面旋涂增粘剂AP3000,选用开盖800转/分旋涂20秒,闭盖2500转/分旋涂20秒;②在增粘剂上旋涂胶,选择开盖800转/分旋涂20秒,闭盖1500转/分旋涂20秒,胶层厚度为4-5μm;③去除硅片边缘的BCB胶;④热盘烘干;只是将腔体内谐振式微机械可动部件替换为微热辐射仪器件的可动部件或光检测可动部件(7);以上所述BOE腐蚀液为NH4F和HF的混合液;BCB为苯并环丁烯的英文缩写。
10.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法,其特征在于对光电器件进行低温圆片级气密性封装,具体工艺步骤是:(a)选择普通N型(100)双抛硅片,厚度420±15μm,电阻率3-8Ω·cm硅片,进行氧化,得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3);(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影,形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜;(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2),为其开腐蚀窗口,随后去掉光刻胶(4);(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中,通过窗口腐蚀硅片,得到腔体结构;(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3),得到保护腔体结构;(f)在温度380℃、电压±800V进行步骤(e)所得的结构与派斯克斯7740玻璃(5)的阳极键合;(g)在步骤(f)所制得的腔体结构顶层面旋涂或喷涂BCB胶(6);(h)最后通过键合机,进行步骤(g)所制得的腔体结构与光电器件(8)的低温圆片级气密性键合封装,最终得到封装后器件;所述的苯并环丁烯工艺参数是:①在键合面旋涂增粘剂AP3000,选用开盖800转/分旋涂20秒,闭盖2500转/分旋涂20秒;②在增粘剂上旋涂BCB胶,选择开盖800转/分旋涂20秒,闭盖1500转/分旋涂20秒,胶层厚度为4-5μm;③去除硅片边缘的BCB胶;④热盘烘干;所述的键合封装参数是:①温度制度为:100℃保温10min,150℃保温10min,200℃保温10min,250℃保温1h,自然冷却;②对硅片施加3×105Pa的键合加载压力;③真空条件10-1Pa,最终得到封装后的器件;所述BOE腐蚀液为NH4F与HF的混合液;BCB为苯并环丁烯的英文缩写。
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