Ⅰ号液在MEMS晶圆级封装中的应用研究

李胜利， 黄 立， 马占锋， 高健飞， 王春水

(武汉高芯科技有限公司，湖北 武汉 430000)

0 引 言

微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)[1]的核心功能是将温度、湿度、压力等物理信号转换为电信号[2]以实现特定的功能。因此，MEMS器件一般由微悬臂、微孔、微通道、微腔等一系列感知外界环境变量的结构组成。由于这些结构极其精细，需要封装在真空环境中以免受外界环境的干扰。目前MEMS器件主要有金属封装、陶瓷封装和晶圆级封装三种封装形式[3]。与金属封装和陶瓷封装不同，晶圆级封装不需要将晶圆分割为数百个独立芯片，而是同时对晶圆上的所有芯片进行操作，因此晶圆级封装具有效率高、成本低的特点。

晶圆级封装常采用硅/硅直接键合、硅/玻璃静电键合、金属焊料键合和金属热压键合四种方式键合[4,5]。不论是金属焊料键合，还是金属热压键合，键合前都需要制备出金属化的键合环。键合环金属化的过程通常是先溅射一层Ti作为粘附层，然后通过光刻和电镀在Ti粘附层上生长焊料层，最后再采用湿法腐蚀去除Ti粘附层。Ti的湿法腐蚀通常需要用到氢氟酸，而氢氟酸对人体和环境都有较大伤害作用。有研究表明[6～8]，碱性H2O2溶液可以腐蚀Ti，其机理在于碱性条件下H2O2电离出的OOH-离子可以直接与Ti反应，生成具有较强溶解性的Ti(OH)2O2。碱性H2O2体系中，Ⅰ号液(H2O2,NH3·H2O和H2O的混合物)具有独特的理化性能，广泛应用于半导体清洗领域。

本文主要研究了MEMS晶圆级封装Ti粘附层在Ⅰ号液中的腐蚀特性。

1 实验设计

1.1 药液配制

碱性条件下H2O2易分解，其室温下半衰期仅为11 h。……