薄到一定厚度时,某些材料就可达到足够的光学透明度。这些材料可采用直接键合的方法键合,并且展现出更高的对准精度,开拓了新型的潜在的封装应用领域。
对于硅和其他几种材料,在键合前晶圆的低温干燥活化可在温度低于300℃时大幅度提高键合强度(图2)。然而,另一种解决办法是使用高品质的透明聚合物晶圆。在这种情况下,可以通过固化中间层,或采用直接聚合物键合配以低温等离子体活化的方法来实现键合。目前已经证明,低温干燥活化可使聚合物在接近常温时直接键合。
带有移动传感器和驱动器的
MOEMS,需要特别注重这些零件的保护与功能完整性。全自动化集群设备正在整合键合对准与晶片键合模块,以及用于紫外线固化中间层的模块或者直接键合方法,这些设备都可以配备惰性气体环境控制单元,以保持在干燥的气氛中进行封装。
为防止中间层与有源器件部分接触,通常用丝网印刷或微接触的方法,使引线键合框架将这些区域围绕起来。新型集群设备也可以执行这些预处理单元。为防止污染有源电路部分,特别是对脆弱的可移动的MOEMS器件,采用插入的晶圆也是另一种常见的方式。基本上,这是在封装体中集成的第三个晶圆,封装体由MOEMS晶圆与封盖,
以及有源电路区周围的引线框架的晶圆级阵列组成。通常情况下,这种晶圆首先键合到封盖晶圆上,然后两个堆叠的晶圆进行光学对准,再键合到MOEMS晶圆上。当使用插入硅和玻璃盖时,其工艺可以通过一种简单低廉的机械对准阳极键合方法实现。
由于中间粘合层在固化前具有流动特性,采用紫外光固化中间层键合后的对准精度通常在3σ水平达到10 μm。对于带有等离子体辅助扩散键合的直接键合方法,键合后对准精度在3σ水平小于1 μm,该精度已在新型对准技术中达到,这种技术在晶圆间采用两台显微镜对准,而非一台(图3)。一个显微镜放在堆叠晶圆的上面,而另一个在下面。对每一次对准,双显微镜都聚焦于同一个焦点面。每个显微镜的物镜观察晶圆表面上的一个对准标记。

结论
具有革命性的制造创新例如WLP,为MEMS器件带来了巨大的成本节约优势,这将有助于确保在消费类电子市场中的应用。
MOEMS封装,除了传统的MEMS封装要求之外,例如电互连、密封外壳、防止微污染、减小机械应力,以及消除黏附等,还要求每个传感器和执行器工作波长的光学透明度。对于带有移动传感器和执行器的MOEMS,必须特别注意对这些零件的保护和功能完整性。