SiTime MEMS諧振器制造工藝

關(guān)于作者--SiTime樣品中心

為了加速SiTime MEMS硅晶振產(chǎn)品的應(yīng)用普及，讓中國(guó)電子工程師能快速體驗(yàn)MEMS硅晶振的高穩(wěn)定性、高可靠性、超小封裝、超低功耗、超低抖動(dòng)等更多優(yōu)勢(shì)，SiTime公司聯(lián)合本土半導(dǎo)體分銷商北京晶圓電子有限公司共同建立SiTime樣品中心，為用戶提供免費(fèi)樣品申請(qǐng)，小批量試產(chǎn)、現(xiàn)貨應(yīng)急、特價(jià)申請(qǐng)、技術(shù)支持等便捷服務(wù)，更多信息請(qǐng)?jiān)L問www.sitimechina.com，客戶服務(wù)熱線400-888-2483。

SiTime MEMS諧振器生產(chǎn)過程中采用了MEMS First?工藝，該工藝由德國(guó)博世公司（Sitime創(chuàng)始人來自該公司）首次研發(fā)，在SiTime得到進(jìn)一步完善?？缮a(chǎn)極小尺寸的硅晶振，產(chǎn)品經(jīng)過真空密封后具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗震性。MEMS硅晶振生產(chǎn)過程中還采用了業(yè)界頂尖的CMOS工藝及原材料，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

MEMS First 工藝

在MEMS First工藝推出之前，封裝是MEMS諧振器實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用最大的難點(diǎn)。通過在獨(dú)立微型真空室內(nèi)的硅片上封裝諧振器，MEMS First工藝完美的解決了這個(gè)問題。

首先在SOI(絕緣體硅)襯底上通過深反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)（DRIE）形成諧振器結(jié)構(gòu)圖案，完成蝕刻后沿溝槽沉淀一層氧化物，覆蓋被選擇的諧振器部分，并形成電氣接觸孔。然后在金屬氧化物上再沉淀一層薄硅外延層，但要留出通孔以便清除諧振器結(jié)構(gòu)自由空間上下的氧化物。最后用氫氟酸蒸汽溶解金屬氧化物，諧振器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)立，使諧振器能夠振動(dòng)起來。

采用SiTime研發(fā)的Epi-Seal工藝將諧振器密封于外延環(huán)境，形成潔凈的密封空間，這對(duì)諧振器的超高穩(wěn)定性能至關(guān)重要。Epi-Seal密封工藝是業(yè)界唯一驗(yàn)證的成熟技術(shù)，采用該技術(shù)生產(chǎn)的MEMS諧振器穩(wěn)定性已達(dá)到甚至超過石英晶振。在高溫外延反應(yīng)器中，用氫氣和氯氣將諧振器和真空腔進(jìn)行徹底清潔。然后將諧振器密封在外延多晶密封層中，以便在超高壓環(huán)境下保護(hù)諧振器芯片。

用等離子蝕刻技術(shù)完成諧振器電極通孔開口，最后淀積形成絕緣氧化層、金屬連接和氮化物掩膜。由此流程產(chǎn)生的晶圓厚度低于100μm，采用塑料、倒焊芯片及芯片堆疊等標(biāo)準(zhǔn)IC封裝工藝進(jìn)行封裝。

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