制造技术是MEMS(微电子机械系统)产业化进程的核心技术之一,Pyrex7740玻璃在MEMS领域是一种常用材料。由于Pyrex7740玻璃在500℃以下,有着与硅材料几乎相同的热膨胀系数,因此其被广泛应用于硅基MEMS器件的气密和真空封装中;由于Pyrex7740玻璃有着优异的光学特性,因此亦适用于MOEMS(微光机电系统)器件的封装;由于Pyrex7740玻璃有着良好的生物兼容性,因此其特别适合于微流控系统的制造。但是,也正是由于Pyrex7740玻璃具有各向同性的加工特性,在微制造方面受到了极大的限制。本文创新性地提出了一种圆片级Pyrex7740玻璃微成型工艺,并且对其进行了深入的研究,主要内容包括:　　 (1)提出了一种新型的Pyrex7740玻璃圆片级微加工方法,该加工方法突破了传统玻璃微加工工艺中的缺点,实现了在Pyrex7740玻璃圆片上精确制造深腔结构。该方法先在硅衬底上刻蚀深槽阵列,然后在特定真空环境中将Pyrex7740玻璃与硅衬底进行阳极键合。利用Pyrex7740玻璃的高温软化特性,通过高温退火,形成玻璃微腔阵列。本文通过一系列工艺条件比对试验,详细研究了玻璃圆片的几何参数(玻璃厚度、腔体深宽比等)和工艺参数(退火时间、退火温度和压力等)与深腔形成的关系,最终得出了适用于不同用途的优化工艺参数。本文还分析了工艺条件对成型质量(粗糙度、翘曲形变等)的影响。　　 (2)基于微分型粘弹性本构关系分析了微腔成型过程的热力学和粘弹性体力学特性。热力学特性对玻璃微腔的形成机理和工艺条件(温度、压力等)的选择作用建立了模型。该粘弹性体模型考虑了玻璃大变形过程,为微腔成型提供了理论指导。　　 (3)将玻璃微腔应用于MEMS器件的圆片级气密封装。在封装过程中,通过二次阳极键合工艺,实现了硅基MEMS器件的圆片级气密封装,本文分析了气密封装过程中的相关工艺和条件,建立了二次阳极键合的电学模型,分析了二次阳极键合的工艺难点和实现方法。并最终对气密封装的可靠性进行了测试。圆片级玻璃微腔最终实现了最小1μm的特征尺寸,气密封装的漏率低于5×10-11Pa.m/s,最终二次阳极键合的键合强度大于13.27MPa。　　 (4)初步将Pyrex7740玻璃的圆片级加工工艺应用于玻璃表面微结构、微透镜以及微流控器件的制造。　　 本文提出了一种新型的Pyrex7740玻璃圆片级加工工艺,建立并分析了工艺过程的各种热学、力学和电学的理论模型,优化了整个制备工艺参数和流程。本文提出的Pyrex7740玻璃微加工工艺,有望在MEMS器件的制造和封装技术领域得到广泛应用。