半導(dǎo)體所MEMS器件低成本圓片級低溫鍵合方法研究獲進展

基于Au-Sn二元系中富Sn區(qū)域的圓片級局域加熱鍵合及其中間層相組成
封裝是微納機電系統(tǒng)（MEMS/NEMS）產(chǎn)業(yè)化前最后的但決定器件成敗的最關(guān)鍵的一步加工技術(shù)，最近幾年已經(jīng)引起了越來越多的關(guān)注。當(dāng)前國際上MEMS/NEMS較為成熟的封裝工藝為鍵合工藝，幾個發(fā)展比較成熟的鍵合都需要在高溫條件下進行。高溫會對MEMS傳感器產(chǎn)生不良的影響，造成器件不穩(wěn)定甚至失效。因此，急需開發(fā)適用于MEMS傳感器的低溫鍵合工藝。近幾年，隨著生化傳感器和射頻器件的快速發(fā)展，對低溫鍵合封裝的需求日益增強。

局域加熱鍵合技術(shù)是低溫鍵合技術(shù)之一，由于鍵合過程中只對需要鍵合的區(qū)域進行局部加熱，芯片的其他部分仍處于較低溫度，而且鍵合速度快，熱應(yīng)力小，大大提高了封裝的可靠性。目前，基于Au-Sn二元系的局域加熱低溫鍵合集中在Au:Sn=80:20區(qū)域，且Au-Sn厚度>8μm，Au用量大，鍵合成本高。

中科院半導(dǎo)體研究所集成技術(shù)工程研究中心相關(guān)課題組近期在基于Au-Sn二元系中富Sn區(qū)域的局域加熱鍵合裝置、鍵合方法及機理研究方面開展了一系列的工作，取得了重要進展。在Au:Sn比為46:54和30:70的成分范圍，鍵合層厚度小于3μm，Au厚度2相為主的中間層，實現(xiàn)了鍵合強度>20MPa，最高達64MPa，為MEMS領(lǐng)域提供了一種高鍵合強度、高水密性、氣密性、低成本的圓片級低溫鍵合方法。

這一方法簡單、可靠、適合大規(guī)模加工工藝，它的成功應(yīng)用將大大降低MEMS器件和系統(tǒng)的制作成本。