,以达到光学透明玻璃和硅的固态混合体。在
MOEMS中,由于采用透明的玻璃盖,所以阳极键合非常普遍。这种类型的键合被认为是
MEMS封装的最爱,也可被绝大多数封装产品所采用。在顶部和底部夹盘中的晶圆夹持和独立的热工艺技术的发展,是整个晶圆工艺中管理热膨胀差异并保持亚微米对准的关键所在。
硅直接键合——采用硅直接键合技术许多材料可被键合,并且可使表面满足刚性粗糙度和平整度的标准。通过吸附的水分子群之间的范德华吸引力,由湿化学元素或等离子体激活所造成的亲水性表面可在接触孔处立即键合。键合之后,间歇性热退火可用于将键合转换为共价键的Si-O-Si键合,并获得相当于体硅的键合强度。硅直接键合需要界面态原子的结合,因此量产中使用末端清洗方法是十分必要的。
现代净化、活化、对准和键合的集群工具,能够达到20片/小时的吞吐量,并全部包含于一级超净间中(图2) 。

热压缩键合——热压缩键合包括三个主要子范畴:玻璃熔封,共晶和扩散。
在玻璃熔封键合中,当加热超过玻璃软化温度时,中间层界面在压力的影响下开始流动。玻璃可用于过孔挤压、丝网印刷、喷涂或沉淀方法。目前正在开展此类工作,以改善玻
璃熔料的性能,因此它与共晶和扩散键合在高真空封装方面的竞争已日趋激烈。这项工作的重点是降低键合温度,以及更易应用的小型键合引线框架,这样熔料可以转为无铅材料。
共晶键合利用冶金相变,其中由组分形成的二元相比其中任一组分的熔点都低。键合技术采用金属作为媒介层,通常会形成密封以及高真空的兼容性(低除气材料与低渗透性)。
本质上讲,共晶键合是扩散键合的一个特殊情况,允许在相对低的温度下形成很强的金属间化合键合。当两种材料的扩散时,就会在共晶的成分中形成熔点很低的混合物。一旦共晶形成并变成液体,在液相扩散的影响下,在液-固界面处加速反应。
固态热压键合类似于共晶键合,因为它也会形成合金。然而,这些反应不涉及扩散界面的熔融。在固态键合中,关键是找出系统的低温固相相变和快速扩散系数。最常见的相位形式是一种可为组装提供结构稳定性的金属间化合物。
扩散键合也是一种热压缩键合,普遍应用于在相对低的温度时扩散系数变得很快的系统中。这常常发生在如金(Au)、铜(Cu)的材料中,因此可进行Au-Au或者Cu-Cu键合,甚至在低温下利用温度驱动动力学进行Cu-Au键合。在这些情况下,没有形成合金,界面是两种溶质的混合物。在某些应用中,相对于金属间化合或共晶合金的形式,扩散键合是一种更好的选择,因为合金比较脆弱。
一般而言,热压缩键合也适合透明MOEMS封装;假设有足够的温度预算(大部分玻璃可稳定上升至500℃进行金属化),封装的稳定性,以及中间层(玻璃、熔块和金属)围绕MOEMS器件的有源电路在引线框架里的排列。这种类型的封装在MOEMS中是相当罕见的,因为相对于其他键合该技术成本较高。当超低泄露率需要加以考虑时,热压键合就成了最佳的选择。
粘接键合——粘接键合与紫外线(UV)固化和透明涂料以及低k介电材料,代表了应用于MOEMS的最广泛的封装技术。便于应用、低材料成本、有足够的粘结强度和渗透率成为粘接键合受到MOEMS透明封装青睐的原因。
低k介电粘合剂正在引起MOEMS封装的注意,因为它们能够创造出不同功能模块之间的电子互连,这是真正的
晶圆级封装的必然需要,同样也可用于光刻图形化。这使得MOEMS有源电路四周引线框架的形成更加低廉。
用于MOEMS的晶圆级透明封装
在20世纪90年代,采用光学级材料的晶圆级键合技术获得了在CMOS图像传感器封装中的突破。透明封装技术被开发出来,并在快速成长的消费市场中享有强劲的增长,尤其是移动电话中的相机芯片。
在这个领域中,许多重量级的公司已经开始在透明封装中实现更多的功能。将多重玻璃晶片与其他集成微透镜 结构相互堆叠起来,以实现一个完全的集成相机封装,这正是Holy Grail现在的工作。 按照每个微透镜的结构完整性的要求,在低温晶圆键合过程中,透明晶圆堆叠的整体对准精度以及玻璃晶圆堆叠引入的压力必须加以改进,以在移动电话中实现首个完全集成的光学相机封装。
所有这些应用需要低温晶片键合方法与高对准精度。通常采用热固化或紫外光固化环氧树脂作为中间层,并且在键合夹持晶圆之前,在真空或者可控的空气、温度和压力下进行一步单独的光学对准。关键的工艺步骤是要在键合后保持键合前的对准精度,因为环氧中间层在固化前会呈现出一定的流动特性。光学对准的晶圆被间隔片分离,其夹持的可靠性是成功的关键。从键合定位器到晶圆键合系统的工艺转换必须要非常精确的控制。另一项挑战是透明封盖的平坦度不够,这需要特殊的设备解决方案来处理。设备必须将晶圆充分压平,以维持中间层固化工艺后的对准精度。
用玻璃晶圆替代透明封装的工作已经积极开展。当基板减