据日经BP社报道,日本东芝公司5月30日公开了两种在前工序封装MEMS元件的技术。因可在晶圆级进行成批处理,降低了一直视为MEMS元件制作难题的封装成本。该公司还堆叠以该封装技术制成的MEMS元件和驱动器IC,试制出了0.8mm厚的多芯片封装(MCP)。该公司介绍,0.8mm厚的MCP为全球最薄。
在MEMS元件制造中,比之MEMS本身,封装更能决定产品的竞争力。首先,MEMS元件包含驱动部分,因此不能直接采用与半导体元件相同的树脂封装技术。其次,元件涉及的要素有加速度、压力、风量、光、声、高频及流体等广泛领域,因此必须针对每一元件开发封装方法。有时,封装及测试所需的成本会占到整个MEMS元件成本的70~80%。如果能够以晶圆级进行测试及封装,便可降低封装及测试的成本。
此次发布的是在接近大气压状态下抑制水分浸入的“实压气密方式”封装,和在真空状态下的“真空气密方式”封装。适用于在堆叠于硅底板的薄膜上形成可动元件的表面微加工。表面微加工是在牺牲层上形成驱动元件之后,去除牺牲层从而使驱动元件成为中空结构的技术。此次,牺牲层蚀刻采用了气体蚀刻方法。
实压气密方式的
具体做法是:在制作MEMS元件驱动部分的中空结构时,在覆盖于牺牲层上的二氧化硅(SiO2)层上预先开出多个孔,通过这些孔去除牺牲层之后,用树脂封装孔(图1)。此次开发的关键点在于通过优化孔的直径、形状、间隔,在提高牺牲层蚀刻效率的同时,防止封装用树脂的流入。例如,如果加大孔的直径,虽然牺牲层蚀刻的速度会加快,但封装用树脂则有可能从孔中进入中空结构内。此外,在用树脂进行封装之后,通过以CVD形成无机薄膜,从而实现了相当高的水密性。
另一方面,真空气密方式则将封装结构的外形制成波型,从而实现了大气压力也压不坏的坚固结构。而且,通过将牺牲层蚀刻用孔的形状制成椭圆形,比通常的圆形降低了制造时施加的应力。另外,为了加强封装结构的机械强度,在封装部位的上部层积了树脂。