第10讲-标准MEMS工艺

微/纳制造工艺技术MicrofabricationTechnology第十讲MEMS标准工艺主讲：乔大勇第一讲MEMS技术概述第2页Outline1MEMS工艺标准化的必要性借鉴微电子的成功经验23体硅标准工艺键和深硅刻蚀和溶片工艺及其常见问题表面硅标准工艺MUMPs工艺和SUMMiT工艺及其常见问题第一讲MEMS技术概述第3页1、为什么需要MEMS标准工艺MEMS工艺存在的问题研究者很难全面掌握器件原理、结构设计、加工工艺和检测等一系列技术设计工具在模拟和计算方面缺少来自标准工艺单元库支持器件的功能和性能极大地依赖于工艺水平研发单位各自为战，所研制器件的工艺千差万别，难以推广和共享第一讲MEMS技术概述第4页1、为什么需要MEMS标准工艺解决途径将MEMS器件的设计、研发和应用分离，形成独立而又密切相关的领域制定MEMS标准工艺规范，并在共同的工艺规范下研发MEMS器件成立MEMS的Foundry，向所有的MEMS研究者提供高品质和一致性的加工服务第一讲MEMS技术概述第5页1、为什么需要MEMS标准工艺微电子工业的成功经验40年前，IC行业的先驱NS、TI、FairChild的业务包括设备、设计、芯片制造、测试和封装等IC行业的所有领域小而全的模式随着产业规模和技术含量的增加发生了几次分裂60年代半导体设备成为一个独立行业70年代测试、封装与芯片制造分离80年代IC设计设计和专门从事芯片加工的Foundry出现作为信息产业最主要组成部分的IC工艺已经形成了设计、设计、加工、测试和封装几个相互独立又密切相关的行业这种以专业化分工为特点的发展是行业成长的典型表现，保证了行业的创新和覆盖能力不断增强第一讲MEMS技术概述第6页2、键合深硅刻蚀释放标准工艺工艺组成使用含钠的键合用玻璃片制造绝缘基片将引线和焊盘制作在玻璃基片上使用高深宽比刻蚀的硅结构制造机械结构在硅片与玻璃键合的一面腐蚀浅槽实现机械结构与绝缘基片间的间隙通过硅-玻阳极键合将硅片固定在玻璃基片上第一讲MEMS技术概述第7页2、键合深硅刻蚀释放标准工艺ShallowetchofsiliconDopingtoformaboron-dopedetch-stoplayerDepositionofAuonglassEtchofAuAnodicbondwaferisdissolvedaway,leavingjusttheboron-dopedstructuresDRIEtoreleasethestructure北京大学第一讲MEMS技术概述第8页2、键合深硅刻蚀释放标准工艺北京大学第一讲MEMS技术概述第9页2、键合深硅刻蚀释放标准工艺汪超，MEMS-DMS设计与工艺技术研究，华中科技大学硕士论文，2005键合过程中的防塌陷措施将导线布置在玻璃上的凹槽中，高出玻璃表面50nm第一讲MEMS技术概述第10页2、键合深硅刻蚀释放标准工艺乔大勇，田力，西北工业大学，薄膜式微变形镜，2008键合过程中的防塌陷措施第一讲MEMS技术概述第11页3、溶片工艺Thefabricationprocessstartswithastandard,monocrystallinesiliconwaferAcavityisformedinthewaferusingawetchemicaletchingprocess.Thisetchdeterminestheseparationofthedevice'scapacitiveelementsThebaseofthecapacitivemembraneisformedusingadeepborondiffusionprocess溶片工艺（DWP,DissolvedWaferProcessing）第一讲MEMS技术概述第12页3、溶片工艺Theundopedsiliconwaferisliterallydissolvedaway,(hencetheprocess'name),leavingthefreestandingmicrostructureThesensor'sactualmembraneisformedwithashallowborondiffusionprocess.ItisthismembranethatwillmoveinresponsetoanychangesintheexternalpressureThebaseofthesensorisattachedtoaglasssubstrateusinganodicbonding第一讲MEMS技术概述第13页3、溶片工艺杨启荣，台湾国立中山大学PVDForTeflonSiliconLayerOpenforQuestion食物不咀嚼不好消化，知识不讨论不易吸收