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压力传感器基底材料是什么?它的封装工艺流程是什么样的?

来源:南京爱尔传感 发布时间:2020-05-15 10:42 浏览量:

  随着压力传感器研究和应用领域的不断推广,压力传感器的基底材料也有所不同,比较常见的是选择具有特定性能的的材料等其来进行器件制造,那么它的封装工艺流程是什么样的呢?下面就让爱尔传感的小编为大简单先容一下压力传感器基底材料是什么及其具体的封装工艺流程是什么样的。
 


 

  压力传感器基底材料:

  基底材料是制造压力传感器的基础,不同的基底材料的选择不但影响了压力传感器的性能,也决定了器件制备过程中的工艺选择,目前进行压力传感器加工的基底材料主要分为硅基材料和非硅基材料,其中硅基器件的加工工艺由于其与现有集成电路加工工艺的兼容性目前得到广泛的应用。

  硅基材料类型主要分为包括多晶硅、单晶硅、非晶硅的硅材料,包括SOI和SOG的绝缘体上硅,新兴的碳化硅半导体材料。

  早期的压力传感器是基于常规压力器件的材料铜作为基底材料进行制造,进入90年代以后,以常规硅材料例如非晶硅、单晶硅、多晶硅等作为基底材料进行器件制造由于具有硅集成电路加工的基础,成为了器件加工和产业化的主流工艺,但由于器件相对于集成电路在器件性能和尺寸方面具有更高要求。

  为了改善在制造不同类型和应用的S器件常规硅基底材料在结构和性能方面的不足,基于对于常规硅基基底材料的改进,西门子企业提出了使用SOI基底制造压力传感器,斯坦福大学提出了可以使用整块碳化硅作为基底制造压力传感器。

  此后由于硅基材料制备器件集成产业化的需求,基于基底材料制造完整的传感器结构和配套ASIC系统以实现完整的集成压力传感系统的需求,荷兰NX企业提出了使用SOI基底制作MEMS传感器和电路结构集成系统,企业提出了使用碳化硅基底制作MEMS传感器和电路结构集成系统。
 


 

  压力传感器的封装工艺:

  封装工艺是实现压力传感器产业化的关键工艺,占压力传感器制造总成本的60%~80%。

  而压力传感器需要在封装过程中经过键合实现与对于器件结构的支撑和保护以及实现器件结构与外部电路的电学连接,它虽然不是直接进行压力传感器器件结构加工的技术,但是对于实现器件的应用和功能起着决定性的作用。

  依托于半导体加工工艺,实现器件的元件键合具有多种手段,包括通过黏合剂黏接的键合工艺,通过焊料焊接的键合工艺,通过中间材料熔融连接的键合工艺,硅硅直接热键合工艺,通过电荷积累原理实现的硅玻静电键合以及通过金属与硅或金属间反应形成共晶物实现键合的金属共晶键合工艺。

  但是由于器件具有多种立体结构和不同组成的材料层,对于器件中元件工作环境的真空度要求高,使用粘合剂进行封装的键合工艺不能满足器件加工需求。

  目前在器件的封装过程采用的键合工艺是不使用任何粘合剂,仅通过化学键和物理作用实现器件结构间紧密结合的方法,主要是硅硅直接键合,硅玻静电键合以及共晶键合三种。
 


 

  键合工艺在压力器件出现前就已经随着硅半导体工艺的进步发展地比较成熟,在器件制造过程中基于材料的不同和器件连接性能的要求不同选择不同的键合工艺实现器件的组装和连接一直作为器件加工过程中的常规手段,但是由于压力传感器件在尺寸、结构和工作原理方面特殊性,器件的键合工艺在常规半导体键合工艺的技术上具有一定的改进。

  在硅硅直接键合和静电键合技术方面,由于其在键合过程中需要使用接近1 000℃的高温会造成器件中产生应力引起翘曲变形,因此,压力传感器键合过程中通过对键合区域进行优化改进以减小键合过程中的温度不均和器件结构变形。

  在共晶键合技术方面,此后随着由于压力传感器与ASIC系统集成连接的需要,共晶键合由于在形成电连接方面的优势成为器件集成制造中的主要键合方式,未来随着对压力传感器件尺寸和性能的发展,其在与系统中其他芯片键合过程中实现电互连的要求也会不断提高,未来共晶键合将会是压力传感器键合工艺的主要方式。

  以上就是小编的先容,希翼对大家了解压力传感器有所帮助,想要了解更多资讯敬请关注本站的资讯资讯版块。

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