DZD450型真空包裝機設計【含CAD圖紙+文檔】

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畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 院 系 專　　業(yè) 學生姓名 班級學號 外文出處 DYIP of MENS&MOEMS 2007 附件：1.外文資料翻譯譯文（約3000漢字）； 2.外文資料原文(與課題相關的1萬印刷符號左右)。 指導教師評語： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　指導教師簽名：　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日 斯特雷薩，意大利，2007年4月25日至27日 0級真空包裝RT進程MEMS諧振器 Nicolas Abelé, Daniel Grogg, Cyrille Hibert, Fabrice Casset, Pascal Ancey, Adrian M. Ionescu 專家組，高等聯(lián)邦理工學院洛桑，瑞士，監(jiān)察委員會（洛桑），ST微電子，法國，MINATEC的CEA-LETI，法國 摘 要 一個新的房間溫度（RT）0級真空包裝證明在這項工作中，使用非晶硅（ASI）作為犧牲層和結構層二氧化硅。這個過程是與大多數(shù)MEMS諧振器和諧振懸柵MOSFET[1]制造工藝兼容。本文提出了一種釋放釋放的時間和孔堵塞孔尺寸的影響的研究。討論在包裝脅迫期間后端注塑過程中批量生產的兼容性。在室溫下進行包裝，使其完全兼容IC加工晶圓，并避免任何有源器件的后續(xù)退化。 1、引言 MEMS諧振器的表現(xiàn)已經證明，以滿足集成CMOS共同參考振蕩器應用的要求[2-3]。使用一個0級的方法，提出了在往年不同的包裝的可能性[4，5]或晶圓鍵合方法[6]。0級的薄膜包裝，使用標準的前端制造工藝是根據(jù)行業(yè)的要求，但可能是最具成本效益的技術，實現(xiàn)批量生產真空封裝MEMS元件。 2、設備描述和包裝設計 圖1、0級真空包一個RSG中的MOSFET的制造過程示意圖 包裝過程中已經做了一個MEMS諧振器具有MOSFET的檢測[1]。該設備的基礎上調節(jié)漏電流的MOSFET通道的懸浮門的共鳴。這種技術的優(yōu)點是大得多的電流比平常的電容檢測型，由于晶體管的固有增益輸出檢測。 [7]在前面所述的RSG的MOSFET器件制造工藝和表演。圖的過程步驟。1，15微米厚的非晶硅（ASI）層濺射已經公布的MEMS諧振器遵循由2μm的濺射SiO2薄膜沉積的射頻。準零應力ASI薄膜沉積過程中已開發(fā);準垂直沉積，避免下降低釋放時間的束沉積材料。通過二氧化硅層蝕刻1.5μm的釋放孔和干SF6電漿釋放步驟。由于純化學腐蝕，高選擇性比1nm/min在SiO2獲得。非形濺射二氧化硅沉積在室溫下的孔被堵塞。 包裝過程中已執(zhí)行的金屬門SG-MOSFET和圖2a顯示了一個發(fā)布基于鋁硅-RSG的一個500nm的氣隙，與40nm的柵氧化層梁的長度和寬度分別為12.5μm和6μm的MOSFET的SEM照片。真空包裝RSGMOSFET的顯示圖。 2B突出堵塞后重新充滿釋放孔牢固。在圖釋放孔的截面。 2c顯示1μm以上的粘接面，以確保腔密封。一個纖維蛋白原的橫截面圖。 2D顯示暫停懸浮門以上的SiO2膜。腔內的真空氣氛得到存放頂端二氧化矽下5X10-7mBar層設備給予。稍壓二氧化硅膜顯示在圖腔形成大開口尺寸，薄膜包裝的很好的行為。 圖2 a）鋁硅基于RSG的MOSFET的SEM照片，b）RSG的-MOSFET覆蓋了二氧化硅帽的頂視圖，c）發(fā)布充滿了孔的截面濺射二氧化硅，d）的FIB截面打包RSGMOSFET，重新存入的FIB切割過程中的材料被周圍的懸浮門和SiO2膜 在堵塞過程中，由于高度非形沉積，在進入型腔的材料金額已測只有80nm工藝相比2.5CM氧化物沉積。腔內部的殘留物被限制在8-10CM直徑的圓，但在很大程度上取決于內部腔體的拓撲結構。氧化層厚度，需要堵塞漏洞，在很大程度上取決于孔寬度超過高度的比例，因此決定在腔內殘留物的金額。 圖3 ab）的橫截面12UM二氧化硅懸浮膜由2.58米SiO2濺射沉積的堵塞有釋放孔 3、開放釋放速率的大小和堵塞效果的影響 孔開口尺寸和ASI厚度的蝕刻ASI率變化如圖。 4。小孔開口的蝕刻速率降低。下雙蝕刻行為由于ASI厚度變化和孔直徑，2分鐘后觀察。釋放步：孔徑（直徑為2μm）一個小洞，露出水面的因素是占主導地位和蝕刻速率的3倍薄ASI更大。然而，對于大開口（直徑9μm）鉆蝕的距離更重要的是，路徑系數(shù)代表物種的側向開口高度達到ASI就變得很重要，然后蝕刻的比例下降到1.3。 圖4各種釋放孔直徑為1.1μm和3.3μm的無定形硅犧牲層的鉆蝕率，釋放后2分鐘 釋放后，濺射沉積SiO2的封裝在高真空使用5X10-7mbar的內在的，非形沉積堵塞孔，如圖所示。 5。堵塞的效果，是強烈依賴材料和相關的概率定義為一個分子堅持表面的粘著系數(shù)。系數(shù)是0.01以下的低壓化學氣相沉積聚硅，但0.26為SiO2，因此更適合堵塞的目的。 圖5二氧化硅濺射沉積堵塞的SiO2膜的跨節(jié)的示意圖 孔堵塞開幕寬高比為圖上有很強的依賴性。 圖6為SiO2的厚度為2μm直徑高度長寬比低于1孔堵塞?？组_放的比例為1.5只可為3微米厚的二氧化硅沉積堵塞。孔堵塞率測量330nm每沉積二氧化硅微米。 圖6孔堵塞效果取決于堵塞孔的2μm的剩余2μm和3μm的二氧化硅沉積SiO2膜孔徑（納米）（右）的直徑超過身高比 在圖7的正方形和長方形孔鉆蝕率和堵塞的孔幾何效應已研究。下比相同開口面積的方形蝕刻矩形開口準相同，而堵塞是10倍，更重要的。 圖7后16分鐘發(fā)布，為29.1μm2正方形和長方形的釋放孔（紅色虛線矩形）的鉆蝕長度。 初始SiO2的厚度是2μm和ASI厚度為1.1μm。2.5μm二氧化硅沉積后的剩余孔大小為1.4微米的正方形和矩形140nm。 4、生產環(huán)境的包裝問題 0級封裝集成的MEMS工業(yè)生產，維持塑料成型，相當于100Bar左右的等靜壓。封裝薄膜厚度已設計，以降低在成型壓力的影響。有限元模擬與Coventorò完成圖。8表明，誘導成型包撓度減少到25納米，14.5μm厚的SiO2薄膜，這使得它與工業(yè)標準的后端進程兼容。 圖8有限元建模應用等靜壓壓力模仿注塑工藝步驟的諧振器的包裝下 LTO和封頂成型壓力下的撓度的PECVD氮化硅材料的影響表一膜厚度，然后可以考慮前兩種材料失效的楊氏模量和最大應力優(yōu)化，以降低成型引起的偏轉。 表1，有限元模擬需要維持0級組成一個30μmx30μm膜包裝的塑料 成型的結構層厚度。PECVD氮化硅厚度比較需要引起相同的偏轉。 在開發(fā)流程，真空度和長期穩(wěn)定的進一步調查仍然進行研究，以充分體現(xiàn)包裝。這種特性可以直接進行使用氦氣泄漏測試[9]，或間接通過伺服諧振器品質因數(shù)的真空度直接關系到包裝。 5、結論 提出了一種新的0級包裝過程中使用ASI作為犧牲層和封裝層二氧化硅。 RSG中的MOSFET諧振器已成功封裝在高真空下。封裝后端行工業(yè)過程的影響已展開調查，在最佳覆蓋厚度需要維持塑料成型。釋放時間和堵塞的封裝效果孔尺寸的影響進行了調查，并確定這個過程優(yōu)化包裝參數(shù)。 參考文獻 [1];銀白楊等人，“超低電壓的MEMS諧振器基于RSG中的MOSFET，MEMS的'06，頁882-885，2006 [2]等五Kaajakari，“低噪音的硅微機械批量聲波振蕩器”，第1299 IEEE國際超聲研討會 -1302年，2005年 [3] Y.-W.林等人，“低相位噪聲陣列復合材料細觀力學酒杯磁盤振蕩器”IEDM上，'05，頁287-290，2005 [4] Sillon北路等，晶圓級以上IC射頻MEMS密封包裝：工藝及表征，IMAPS2004年 [5] Kim等。，“晶圓級封裝MEMS諧振器的頻率穩(wěn)定度，”'05傳感器，第一卷。 2，1965-1968年，2005年 [6]五Kaajakari等，“穩(wěn)定的晶圓級真空封裝單晶硅諧振”，傳感器和制動器：物理卷。130-131，第42-47頁，2006 [7];銀白楊等，“懸浮柵MOSFET固態(tài)MOS晶體管將帶來新的MEMS功能”，IEDM上'05，晚新聞，頁479-481，2005 [8]。弗雷德里科等，“硅犧牲層干蝕刻（SSLDE）為獨立的射頻MEMS架構”，MEMS的'03-570 - 573，2003 [9]編號狼，“電容式RF-MEMS開關的運作和可靠性上的軟件包環(huán)境的影響，”微波學報，第一卷。 48，102-116頁，2005年。