基于气浮喷射的MEMS封装中通孔的金属互联

吕文龙,占 瞻,虞凌科,杜晓辉,王凌云,孙道恒*

(1.厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院，2.厦门大学物理与机电工程学院,福建 厦门 361005)

圆片级封装(wafer level package,WLP)技术是以晶圆片为单位进行封装操作,在圆片前道工序完成后,直接对圆片进行封装、测试,然后切割分离成单个器件．WLP技术不仅提高了封装密度,降低了封装成本,提高了封装效率,同时还提高了电路性能和品质,有效降低了I/O间的电感、电容和其他不希望的特性．随着微机电系统(MEMS)对封装的尺寸、密度和成本等要求不断提高,WLP已经成为一种趋势[1]．

由于MEMS器件自身的特殊性,感应结构比较敏感、脆弱,MEMS封装一般都会为其提供一个腔体,该腔体在保护器件的同时为器件的正常工作提供一个良好的环境,如气密、真空等．在WLP中为了给MEMS器件提供这样的腔体,通常采用盖板方式．盖板工艺主要包括2个关键技术:1) 圆片键合技术,用于盖板与芯片基板的键合;2) 通孔互连技术,用于芯片与外界的电学连接．盖板一般采用玻璃材料,以形成玻璃-硅-玻璃结构或玻璃绝缘衬底上的硅(SOI)结构[2]．

其中,激光刻蚀和喷砂工艺是在玻璃上刻蚀通孔的常用方法．然而,这2种工艺制作的通孔底部一般会产生脆性崩边,导致硅和通孔之间形成5～40 μm的断层,如图1所示．这一缺陷极大降低了通孔金属互联的电学可靠性．针对这类普遍存在的工艺缺陷,通常采用增加沉积金属厚度[3]或改变通孔底部结构[4]两类方法加以解决．

(a) 横截面;(b) 通孔底……