本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法。本發(fā)明專利技術(shù)采用先在輔助圓片上涂覆BCB膠，然后將帶有三維結(jié)構(gòu)的圓片與輔助片放在一起，進行BCB膠轉(zhuǎn)印，之后去掉轉(zhuǎn)印完的輔助片，并對結(jié)構(gòu)片上的BCB膠進行處理，最后將帶有BCB膠的結(jié)構(gòu)片，與器件圓片放入鍵合機中進行對準(zhǔn)并鍵合。本發(fā)明專利技術(shù)采用BCB膠作粘附劑，鍵合溫度低，熱應(yīng)力小，工藝實現(xiàn)方便；采用轉(zhuǎn)印工藝，可以實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的頂蓋與器件圓片直接進行BCB鍵合；選用合適的BCB預(yù)處理條件，完成BCB部分聚合化，能有效降低BCB的形變，避免BCB粘附到器件上。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
:本專利技術(shù)屬于微機電系統(tǒng)(MEMS)加工工藝領(lǐng)域，特別應(yīng)用于MEMS圓片級封裝工藝領(lǐng)域，具體涉及一種基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法。
技術(shù)介紹
:由于MEMS器件具有感應(yīng)外界信號的可動部件，以及長時間接觸復(fù)雜的工作環(huán)境，所以MEMS器件的封裝很重要。近年來，圓片級封裝已成為MEMS技術(shù)發(fā)展和實際應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。圓片級封裝既能滿足器件所要求的內(nèi)部環(huán)境，又可以提高器件的性能，同時可以對器件內(nèi)部環(huán)境進行調(diào)整，減少器件尺寸和降低封裝成本。隨著半導(dǎo)體技術(shù)向系統(tǒng)化、集成化的發(fā)展，圓片級氣密性封裝技術(shù)成為MEMS領(lǐng)域研究和探索的重要技術(shù)之一。圓片級鍵合主要使用的技術(shù)包括硅-硅直接鍵合，陽極鍵合，共晶鍵合，玻璃粉鍵合及粘附劑鍵合。而粘附劑鍵合因為其鍵合溫度低，鍵合強度高，對圓片表面平坦度要求低等優(yōu)點，在MEMS器件封裝獲得越來越多的關(guān)注。苯并環(huán)丁烯(Benzo-Cyclo-Butene, BCB)是一種目前常用于圓片級鍵合的有機粘結(jié)材料。BCB具有低的介電常數(shù)、低介電損耗，出色的熱學(xué)、化學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性，用于圓片級鍵合時，其優(yōu)點如下:(1)與集成電路工藝兼容性好；(2)相對較低的鍵合溫度(250°C )；(3)鍵合過程中不需催化劑、不產(chǎn)生副產(chǎn)品；(4)良好的粘結(jié)性能，幾乎可以實現(xiàn)任何晶片間鍵合；(5)對晶片表面平整度要求不高。因此在微加速度沖擊開關(guān)中，結(jié)構(gòu)片與頂蓋的粘結(jié)將采用BCB鍵合工藝。對于簡單結(jié)構(gòu)的頂蓋而言，采用一般的BCB鍵合工藝能夠?qū)崿F(xiàn)圓片級封裝，不僅保護內(nèi)部MEMS器件，還可以起到防水和限位作用。然而對于一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的頂蓋，除了凹槽，還有一些引線孔等其他結(jié)構(gòu)，很難在上面涂覆BCB膠并對其進行光刻和圖形化處理，這時一般的BCB鍵合工藝沒法實現(xiàn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
:針對現(xiàn)有BCB鍵合技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提供一種基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法，利用BCB轉(zhuǎn)印工藝的優(yōu)點，實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的頂蓋與襯底圓片的鍵合。本專利技術(shù)的目的在于提供一種:基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是:I)在輔助圓片上涂覆BCB膠。2)將帶有三維結(jié)構(gòu)的圓片與輔助片放在一起，進行BCB膠轉(zhuǎn)印。3)從結(jié)構(gòu)片上去掉轉(zhuǎn)印完的輔助片，然后對結(jié)構(gòu)片上的BCB膠進行處理。4)將轉(zhuǎn)印完的帶有BCB膠的結(jié)構(gòu)片，與設(shè)置有MEMS器件的圓片放入鍵合機中進行對準(zhǔn)并鍵合。其中，在步驟I)中，光敏或非光敏BCB膠涂覆在輔助圓片上，之后預(yù)處理一段時間。一般，輔助圓片可以是PI或PDMS薄片。在步驟2)中，將具有三維結(jié)構(gòu)的圓片壓在輔助圓片上，并保持一段時間。因為BCB在兩個圓片表面的粘附力不同，BCB將保形性的沿著結(jié)構(gòu)片的突出面邊緣轉(zhuǎn)印到突出面上。在步驟3)中，從結(jié)構(gòu)片上剝離輔助片，結(jié)構(gòu)片突出面上將覆蓋BCB，腔槽底部沒有BCB，實現(xiàn)BCB的轉(zhuǎn)印。然后對結(jié)構(gòu)片上BCB曝光或前烘，進行預(yù)固化，以便進行雙面對準(zhǔn)操作。在步驟4)中，結(jié)構(gòu)片和設(shè)置有MEMS器件的圓片進行雙面對準(zhǔn)和熱壓鍵合。鍵合機腔室可以設(shè)置一定的真空度，或者進行非真空的鍵合。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點是:本專利技術(shù)實現(xiàn)了一種復(fù)雜的頂蓋與襯底進行BCB鍵合的工藝方法——轉(zhuǎn)印工藝。先采用傳統(tǒng)加工工藝實現(xiàn)復(fù)雜的頂蓋結(jié)構(gòu)，與此同時將BCB膠涂覆到輔助片上，然后將頂蓋與壓到輔助片上，通過轉(zhuǎn)印工藝，將BCB膠轉(zhuǎn)印到頂蓋上，然后經(jīng)過預(yù)處理。最終將帶有BCB膠的頂蓋圓片與有MEMS器件的器件圓片進行對準(zhǔn)鍵合。本專利技術(shù)采用BCB膠作粘附劑，鍵合溫度低，熱應(yīng)力小，工藝實現(xiàn)方便，具有與集成電路兼容的特性；采用轉(zhuǎn)印工藝，可以將帶有貫穿孔、微空腔等復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的頂蓋與帶有的結(jié)構(gòu)的圓片直接進行BCB鍵合，這是實現(xiàn)帶有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的頂蓋與帶有精細(xì)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)片進行BCB鍵合的唯一方法。通過選用合適的BCB膠預(yù)處理條件，完成BCB膠的部分聚合化，從而能有效降低BCB膠的形變，避免BCB膠流入腔體和粘附在MEMS器件上。【附圖說明】:圖1為本專利技術(shù)的基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法的一個實施例的示意圖。圖2為本專利技術(shù)的基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法的一個實施例的流程圖。【具體實施方式】: 下面結(jié)合附圖，通過實施例對本專利技術(shù)做進一步說明。圖1是本專利技術(shù)的基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法封裝的一個實施例的示意圖，包括:頂蓋晶片1、BCB膠2、器件晶片3、MEMS器件4、微空腔5和引線孔6。MEMS器件4設(shè)置在器件晶片3 ;引線孔6設(shè)置在頂蓋晶片I ;微空腔5與MEMS器件4相對應(yīng)，置在頂蓋晶片I內(nèi)；器件晶片3與頂蓋晶片I通過BCB I父2粘附在一起；頂蓋晶片I采用單晶硅。如圖2所示，本實施例的基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法，包括以下步驟:I)涂覆BCB膠:此時器件晶片3上的MEMS器件4已經(jīng)完成，如圖2 (a)所示。此時頂蓋晶片I上的微空腔5和引線孔6已經(jīng)完成，如圖2(b)所示。輔助晶片選用玻璃晶片7，在玻璃晶片7的正面，根據(jù)所需BCB膠2的厚度，I?20 μ m，調(diào)整轉(zhuǎn)速，旋涂BCB膠2，之后常溫放置1min,如圖2(c)所示。2)BCB膠轉(zhuǎn)印:將頂蓋晶片I與玻璃晶片7壓在一起。施加在頂蓋晶片I和玻璃晶片7上的壓力大約為0.15MPa，持續(xù)240s。如圖2(d)所示。3)去輔助片:采用小刀將頂蓋晶片I與玻璃晶片7分開，此時BCB膠2轉(zhuǎn)移到頂蓋晶片I，之后放入氮氣烘箱進行軟烘，軟烘溫度在180°C之間，時間為30min，完成BCB膠2的部分聚合化，如圖2(e)所示。4) BCB鍵合:將轉(zhuǎn)印完的帶有BCB膠2的頂蓋晶片I倒扣過來，先采用光刻機進行對準(zhǔn)，之后在鍵合機中將頂蓋晶片I與帶有MEMS器件4的器件晶片3進行BCB鍵合，控制鍵合條件為鍵合溫度250C，維持60分鐘，確保BCB膠完全聚合化，同時需要施加750mbar的鍵合壓力和保持腔室高真空度(le-4mbar)，完成鍵合，如圖2(f)所示。最后需要注意的是，公布實施方式的目的在于幫助進一步理解本專利技術(shù)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本專利技術(shù)及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本專利技術(shù)不應(yīng)局限于實施例所公開的內(nèi)容，本專利技術(shù)要求保護的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。【主權(quán)項】1.一種基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法，其特征在于，所述制作方法至少包含以下步驟: 1)在輔助圓片上涂覆BCB膠。 2)將帶有三維結(jié)構(gòu)的圓片與輔助片放在一起，進行BCB膠轉(zhuǎn)印。 3)從結(jié)構(gòu)片上去掉轉(zhuǎn)印完的輔助片，然后對結(jié)構(gòu)片上的BCB膠進行處理。 4)將轉(zhuǎn)印完的帶有BCB膠的結(jié)構(gòu)片，與設(shè)置有MEMS器件的圓片放入鍵合機中進行對準(zhǔn)并鍵合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征在于:在步驟I)中，選用合適的輔助片，然后采用一定方法將BCB膠涂覆在輔助片上，再對BCB膠進行預(yù)處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征在于:在步驟2)中，將結(jié)構(gòu)片與輔助片放到一起，做必要的處理使它們粘附成一體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征在于:在步驟3)中，采用一定的手段將結(jié)構(gòu)片與輔助片分開，使BCB膠轉(zhuǎn)印到結(jié)構(gòu)片上，然后對轉(zhuǎn)印后的BC本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于BCB轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)MEMS器件圓片級封裝的方法，其特征在于，所述制作方法至少包含以下步驟：1)在輔助圓片上涂覆BCB膠。2)將帶有三維結(jié)構(gòu)的圓片與輔助片放在一起，進行BCB膠轉(zhuǎn)印。3)從結(jié)構(gòu)片上去掉轉(zhuǎn)印完的輔助片，然后對結(jié)構(gòu)片上的BCB膠進行處理。4)將轉(zhuǎn)印完的帶有BCB膠的結(jié)構(gòu)片，與設(shè)置有MEMS器件的圓片放入鍵合機中進行對準(zhǔn)并鍵合。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張威，李雷，夏文，蘇衛(wèi)國，李宋，
申請(專利權(quán))人：北京大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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