与硅微器件集成的MEMS皮拉尼计
作者:
作者单位:

中国工程物理研究院 电子工程研究所,四川 绵阳 621999

作者简介:

秦宜峰(1998-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为MEMS圆片级真空封装.email:879828652@qq.com.
刘振华(1983-),男,本科,高级工,主要研究方向为特种微电子器件制造.
施志贵(1972-),男,硕士,副研究员,主要研究方向为微电子器件工艺研究.
张青芝(1995-),女,学士,工程师,主要研究方向为特种微电子器件制造.
熊 壮(1984-),男,博士,副研究员,主要研究方向为惯性MEMS器件设计与工艺技术.

通讯作者:

熊 壮(1984-),男,博士,副研究员,主要研究方向为惯性MEMS器件设计与工艺技术. Email:xiong.zhuang@caep.cn

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MEMS Pirani meter integrated with silicon micro devices
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Affiliation:

Institute of Electronic Engineering,China Academy of Engineering Physics,Mianyang Sichuan 621999,China

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    摘要:

    针对圆片级真空封装现有的检测难、易泄漏等问题,提出一种可与硅微器件工艺兼容、并行加工于同一腔体的皮拉尼(Pirani)计设计与加工方法,用于圆片级真空封装后腔体的真空度检测。采用SOI硅片对皮拉尼计结构进行加工,通过金硅键合方式对器件进行圆片级封装,同时采用硅通孔(TSV)的纵向电极引出方式,改善气密封装问题。测试结果表明,皮拉尼计电阻在线性区间的温度系数为1.58 Ω/℃,检测敏感区间约为1~100 Pa,灵敏度达到61.67 Ω/ln(Pa)。提出的皮拉尼计可与硅微器件并行加工,为圆片级真空封装腔体的真空度在片测试提供了一种简单可行的方案。

    Abstract:

    In response to the existing challenges of difficult detection and potential leakage in wafer level vacuum packaging, a Pirani gauge design and processing method that is compatible with silicon micro-device processes and can be processed in parallel within the same cavity is proposed for vacuum degree detection after wafer-level vacuum packaging. The Pirani gauge structure is processed using SOI silicon wafers, and the device is packaged at the wafer level through gold-silicon bonding. At the same time, the longitudinal electrode lead-out method of Through Silicon-Vias(TSV) is adopted to improve the gas sealing issue. Test results show that the temperature coefficient of the Pirani gauge resistance in the linear range is 1.58 Ω/℃, the detection sensitivity range is about 1~100 Pa, and the sensitivity reaches 61.67 Ω/ln(Pa). The proposed Pirani gauge can be processed in parallel with silicon micro-devices, providing a simple and feasible solution for in-wafer testing of the vacuum degree in wafer-level vacuum packaging cavities.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

秦宜峰,刘振华,施志贵,张青芝,熊壮.与硅微器件集成的MEMS皮拉尼计[J].太赫兹科学与电子信息学报,2024,22(9):1038~1043

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  • 收稿日期:2022-12-27
  • 最后修改日期:2023-02-15
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  • 在线发布日期: 2024-09-29
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