MEMS制备方案

MEMS制备方案

一、引言

当今，微机电系统（MEMS）器件几乎存在于日常生活的各项技术中。智能手机是集成多种MEMS器件的典型消费电子示例，例如用于运动感测的加速度计与陀螺仪，以及用于无线通信的MEMS滤波器。

MEMS同样是汽车行业的关键技术，涵盖发动机管理或胎压监测系统中的压力传感器，以及安全气囊触发系统中的加速度计。尤其是汽车与工业应用领域的MEMS器件，必须满足最高性能与可靠性标准，这对制造技术也提出了极高要求。

EVG作为MEMS市场领先的晶圆处理设备供应商拥有悠久历史。凭借卓越的工艺专长、持续创新以及在光刻与晶圆键合领域的广泛产品组合，EVG确保为MEMS客户开发下一代器件的尖端解决方案提供支持。

二、光刻

大多数MEMS器件由具有高形貌结构及微小脆弱可动部件的3D结构构成。因此，制造工艺需要厚抗蚀剂处理、结合优异曝光与对准能力的形貌共形涂覆。除标准紫外光刻外，纳米压印光刻（NIL）甚至可为新兴MEMS应用提供纳米级结构加工。此外，无掩模曝光（MLE™）技术可实现光刻胶动态图形化，包括单芯片标注功能,这对关键汽车与工业MEMS应用至关重要。

1. 先进抗蚀剂处理

■ 旋涂与喷涂能力

■ 多层处理

■ 特种抗蚀剂处理

■ 喷涂、浸渍、流注及超声辅助显影

2. 高精度掩模对准

■ 用于刻蚀与金属化的光刻技术

■ 最新UV-LED技术

■ 高景深曝光

■ 键合对准

3. 无掩模曝光技术（MLE™）实现数字化制造

■ 动态光刻胶图形化（线宽/间距分辨率<2微米）

■ 支持从单芯片标注到多项目晶圆的定制化图案

■ 无掩模数字化基础设施

■ 从快速原型到批量生产的智能敏捷化

4. 纳米压印光刻（NIL）实现最高分辨率

■ 经量产验证的晶圆级压印技术

■ 专有SmartNIL®技术

■ 尖端晶圆级光学加工能力

■ 面向生物MEMS的创新工艺

三、MEMS器件

四、过程和结果

1. 光刻

在20µm厚的抗蚀剂中形成MEMS结构。来源：EVG

MLE™在50µm厚层JSR THB 151N负性光刻胶中的曝光情况来源：EVG

用于射频集成电路的高Q-3D螺线管电感器。金属结构采用喷涂层制造，由SIMIT提供。

在8’基板上旋涂20µm厚黑色抗蚀剂双层，暴露于EVG®6200 NT中。来源：EVG

2. 粘结

玻璃熔融粘接界面，由ST Microelectronics提供

Cu：Sn键合层的横截面，由Siemens提供

使用Al-Ge共晶键合系统将MEMS器件键合到ASIC上的SEM图像，由Chipworks提供

无氧化物硅-硅界面来源：EVG

五、水相粘结

许多MEMS器件需与外部环境隔离保护或仅在受控气氛或真空条件下工作。当前与CMOS芯片的高度集成也要求MEMS器件采用先进晶圆级封装方案。此外，众多MEMS基于SOI晶圆等技术基底，因此晶圆级键合工艺在MEMS器件制造中至关重要。

1. 金属键合实现气密封装与真空封装

（钎焊、共晶、瞬态液相（TLP）、金属扩散）

■ 精确压力封装控制

■ 优异机械强度

■ 键合后高对准精度

■ 多功能界面特性

2. 熔融键合用于工程基底制造

■ MEMS-SOI基底

■ 混合键合

■ 集体芯片转移

■ 先进半导体封装异质集成

3. 阳极键合实现可靠硅-玻璃界面

■ 高度稳定强固键合

■ 光学透明性

■ 三明治结构键合（硅-玻璃-硅）

■ 高键合后温度耐受性

4. 玻璃料键合兼容形貌公差

■ 中间玻璃层

■ 宽工艺窗口

■ 平面电互连通孔

■ 经数十年量产验证

5. 粘合剂键合简化集成工艺

■ 临时键合/解键合

■ 室温键合（紫外固化粘合剂）

■ 超薄粘合剂层转移键合

■ 兼容多种基底材料

6. ComBond®技术实现高端封装

■ 高真空处理（<7×10⁻⁸毫巴）

■ 无需吸气剂的真空封装

■ 低温铝-铝键合

■ 晶圆表面活化处理

六、流程服务和能力中心

EVG在奥地利总部以及美国、日本设有先进应用实验室与洁净室，致力于为全球研发与生产客户及合作伙伴提供卓越的工艺专业知识。服务涵盖设备演示、可行性研究，以及中小规模试产线生产，以缩短产品上市时间。EVG还建立了异构集成能力中心™，旨在协助客户利用EVG的工艺解决方案与专长，推动由系统集成与封装技术进步驱动的新型及增强型产品与应用开发。

七、MEMS器件