MEMS陀螺芯片的晶圆级真空封装

作者：刘福民; 张乐民; 张树伟; 刘宇; 王学锋

来源：传感器与微系统, 2022, 41(01): 15-23.

DOI：10.13873/J.1000-9787(2022)01-0015-04

• 晶圆级真空封装
• 微机电系统陀螺仪
• 硅—二氧化硅直接键合
• 金—硅键合
• 吸气剂

微机电系统(MEMS)陀螺需要真空封装以确保其检测精度,晶圆级真空封装可以使MEMS微结构避免芯片切割过程中的粘连以及颗粒污染,提高芯片的成品率。为实现MEMS陀螺芯片的晶圆级真空封装,提出了一种全硅MEMS陀螺芯片的晶圆级真空封装结构方案,并突破了Si-SiO2直接键合、吸气剂制备、金—硅(Au-Si)键合等关键技术,实现了MEMS芯片的晶圆级真空封装。Si-SiO2直接键合和Au-Si共晶键合的剪切强度分别达到了56.5 MPa和35.5 MPa,表明晶圆级封装中晶圆键合强度满足晶圆级真空封装的需要。晶圆级真空封装实现陀螺仪谐振最大Q值为103 879,对应的真空压力为2 Pa左右,陀螺仪芯片已达到MEMS陀螺工程化的需要。

• 单位
  北京航天控制仪器研究所