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微纳代工中MEMS封装趋势

2020-08-03

  早在几年前,专业人员已经对微纳代工中涉及的封装技术进行了趋势预判,大致的方向是硅中介层和封装的集成以及晶圆封装。封装的重要性,不言而喻,而趋势也越来越明显。

 

  硅中介层和封装集成

  微纳代工中硅通孔(TSV)技术已经被MEMS采用,在一个叠层裸片或2.5D/3D封装中硅中介层用来垂直连接两个芯片。在微控制器和FPGA中,通常采用高引脚数量和高密度连接。

 

 

  金属基硅中介层通过DRIE刻蚀几十到几百微米的垂直沟槽,然后金属化以制造垂直金属导体。金属和硅的热膨胀系数错配会导致很大的机械应力,应力会导致晶圆弯曲、翘曲,变脆而难于加工。

 

  掺杂多晶硅是金属TSV的替代技术,特别是应用于深度可达几百微米的高深宽比MEMS TSV中。中介层面对的其它挑战包括高器件密度下的热传递,高能耗应用,缺少3D集成模拟建模的EDA仿真工具,组装工艺可靠性以及如何获得失效分析的信号等。

 

 

  晶圆级封装

  MEMS晶圆级封装的最终目的是没有封装。术语“无封装(或者,硅封装)”是指器件在晶圆加工的过程中完成封装,而不必在晶圆切片后再进一步组装。这样做主要的优势是最小化器件尺寸,并且避免了高成本的传统半导体组装。这种封装,器件装有金属衬垫以便后续测试和应用。

 

  利用晶圆级封装和其它微米技术,器件中可以包括带有模拟接口电路的特定功能IC(ASIC),并结合一个或多个MEMS传感器形成一个完整的传感器SOC。ASIC和MEMS可在同一晶圆或分开的晶圆上制造,然后键合在一起形成硅封装。晶圆键合形成了密封保护,并在ASIC和MEMS之间形成电连接。这种形式中,ASIC晶圆可以包括TSV,以使电信号传输到叠层的底部。金属垫因此被置于叠层的底部,做为电探测以及测试和表面封装的媒介。

 

  在整个MEMS生态系统中,MEMS封装发展迅速,晶圆级和3D集成越来越重要。主要的趋势是为低温晶圆键合等单芯片集成开发出与CMOS兼容的MEMS制造工艺。另一个新趋势是裸片叠层应用于低成本无铅半导体封装,这种技术可为量产带来更低的成本和更小的引脚封装。

 

信息来源:微迷