隨著MEMS技術(shù)的不斷成熟和全面走向應(yīng)用，MEMS芯片的量產(chǎn)問題變得越來越重要。顯然MEMS芯片的量產(chǎn)必須在集成電路生產(chǎn)線上進(jìn)行，但是MEMS芯片制造與集成電路制造相比有明顯不同，這使得集成電路生產(chǎn)線在轉(zhuǎn)型制造MEMS芯片時(shí)會(huì)遇到一些特殊的工藝問題。本書主要圍繞如何利用集成電路平面工藝制造三維微機(jī)械結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)硅基MEMS芯片的批量制造，系統(tǒng)介紹了硅基MEMS芯片制造技術(shù)。由于MEMS涉及學(xué)科較多，為了讓不同學(xué)科背景的人能夠快速讀懂本書，本書先對(duì)MEMS的來龍去脈及MEMS出現(xiàn)的原因進(jìn)行了簡單介紹，然后詳細(xì)介紹了相關(guān)內(nèi)容，盡量做到通俗易懂。希望讀者通過本書能全面了解硅基MEMS芯片制造技術(shù)，為從事與MEMS相關(guān)的工作打下基礎(chǔ)。
王躍林博士，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員、博導(dǎo)，享受國務(wù)院頒發(fā)的政府特殊津貼，入選中科院"百人計(jì)劃”，新世紀(jì)百千萬人才工程國家級(jí)人選。曾獲獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、浙江省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)和教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)，發(fā)表論文300余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利150余項(xiàng)。從1999年開始被國家科技部聘為連續(xù)三屆973項(xiàng)目首席科學(xué)家，擔(dān)任SCI期刊Sensors & Materials編委、電子學(xué)報(bào)編委、中國微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)副理事長、上海市傳感技術(shù)學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長、中國儀器儀表學(xué)會(huì)傳感器學(xué)會(huì)和儀表工藝學(xué)會(huì)副理事長、中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)傳感器分會(huì)副理事長等多個(gè)學(xué)術(shù)職務(wù)。
第1章 緒論
1.1 MEMS技術(shù)發(fā)展歷程
1.2 典型 MEMS 產(chǎn)品
1.3 MEMS 發(fā)展緩慢的主要原因
1.4 MEMS 發(fā)展的啟示
參考文獻(xiàn)
第2章 常規(guī)集成電路制造工藝簡介
2.1 集成電路制造工藝流程
2.2 清洗工藝
2.2.1 H2SO4/H2O2去除殘留有機(jī)物
2.2.2 HF/NH4F去除SiO2
2.2.3 HCl/H2O2去除金屬元素
2.2.4 NH3·H2O/H2O2去除顆粒物
2.2.5 標(biāo)準(zhǔn)清洗工藝
2.2.6 脫水處理
2.2.7 特殊清洗工藝
2.3 氧化和擴(kuò)散工藝
2.3.1 氧化工藝
2.3.2 擴(kuò)散工藝
2.3.3 其他熱加工工藝
2.4 光刻工藝
2.4.1 光刻工藝主要工序
2.4.2 光刻版
2.4.3 增黏劑
2.4.4 光刻膠
2.4.5 光刻機(jī)類型
2.4.6 光刻機(jī)分辨率和對(duì)準(zhǔn)
2.4.7 顯影
2.4.8 檢驗(yàn)
2.5 離子注入工藝
2.5.1 離子注入特點(diǎn)及分類
2.5.2 離子注入過程
2.5.3 劑量和能量
2.5.4 隧道效應(yīng)
2.5.5 摻雜原子激活
2.6 用于布線的金屬薄膜工藝
2.6.1 金屬薄膜概述
2.6.2 薄膜形成工藝
2.6.3 臺(tái)階覆蓋
2.6.4 電遷移現(xiàn)象
2.6.5 尖刺現(xiàn)象
參考文獻(xiàn)
第3章 三維微機(jī)械結(jié)構(gòu)濕法腐蝕技術(shù)
3.1 各向同性腐蝕技術(shù)
3.1.1 腐蝕原理
3.1.2 腐蝕裝置
3.1.3 HNA 腐蝕規(guī)律
3.1.4 各向同性腐蝕的應(yīng)用
3.2 各向異性腐蝕技術(shù)
3.2.1 腐蝕原理
3.2.2 腐蝕裝置
3.2.3 腐蝕規(guī)律
3.2.4 削角補(bǔ)償
3.2.5 各向異性腐蝕的應(yīng)用
3.3 自停止腐蝕技術(shù)
3.3.1 重?fù)诫s自停止腐蝕技術(shù)
3.3.2 電化學(xué)自停止腐蝕技術(shù)
3.3.3 注入損傷自停止腐蝕技術(shù)
3.3.4 GexSi1-x應(yīng)變層自停止腐蝕技術(shù)
3.3.5 自停止腐蝕技術(shù)的應(yīng)用
3.4 多孔硅濕法腐蝕技術(shù)
3.4.1 多孔硅腐蝕機(jī)理
3.4.2 多孔硅的特性
3.4.3 多孔硅的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第4章 三維微機(jī)械結(jié)構(gòu)干法刻蝕技術(shù)
4.1 深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)
4.1.1 等離子體與反應(yīng)離子刻蝕基礎(chǔ)
4.1.2 刻蝕指標(biāo)
4.1.3 Bosch 工藝
4.1.4 低溫刻蝕技術(shù)
4.1.5 DRIE 工藝應(yīng)用實(shí)例
4.2 XeF2干法各向同性腐蝕技術(shù)
4.2.1 XeF 2硅腐蝕的原理
4.2.2 XeF 2硅腐蝕工藝方法
4.2.3 XeF 2硅腐蝕的腐蝕速率和尺寸效應(yīng)
4.2.4 XeF 2硅腐蝕的選擇比
4.2.5 XeF 2硅腐蝕的典型工藝和應(yīng)用
4.3 氣相 HF 腐蝕
4.3.1 氣相 HF 腐蝕原理
4.3.2 氣相 HF 腐蝕在加速度計(jì)中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第5章 鍵合技術(shù)
5.1 硅-硅直接鍵合技術(shù)
5.1.1 鍵合工藝特性
5.1.2 鍵合裝置
5.1.3 鍵合工藝
5.1.4 應(yīng)用場合
5.2 硅-玻璃直接鍵合技術(shù)
5.2.1 鍵合原理
5.2.2 鍵合工藝特性
5.2.3 鍵合裝置
5.2.4 鍵合工藝
5.2.5 應(yīng)用場合
5.3 帶金屬中間層的鍵合技術(shù)
5.3.1 共晶鍵合
5.3.2 熱壓鍵合
5.3.3 反應(yīng)鍵合
5.4 黏附層鍵合
5.5 Ｘ-硅鍵合
5.5.1 等離子體輔助鍵合
5.5.2 表面激活鍵合
5.6 鍵合強(qiáng)度檢測(cè)
5.6.1 鍵合面鍵合質(zhì)量
5.6.2 鍵合強(qiáng)度的表征
參考文獻(xiàn)
第6 章 低應(yīng)力薄膜制造技術(shù)
6.1 多晶硅薄膜
6.1.1 薄膜沉積工藝介紹
6.1.2 LPCVD 制備多晶硅薄膜的基本原理
6.1.3 LPCVD 成膜裝置
6.1.4 LPCVD 多晶硅薄膜及其工藝特性
6.1.5 適合應(yīng)用的場合
6.2 氮化硅薄膜
6.2.1 基本原理與工藝特性分析
6.2.2 不同工藝特性分析
6.2.3 高溫退火工藝的影響
6.2.4 適合應(yīng)用的場合
6.3 二氧化硅薄膜
6.3.1 不同工藝特性分析
6.3.2 LPCVD 法制備二氧化硅薄膜基本原理
6.3.3 LPCVD 法制備二氧化硅薄膜工藝特性
6.3.4 適合應(yīng)用的場合
6.4 壓電薄膜
6.4.1 壓電薄膜簡介
6.4.2 PZT 壓電薄膜
6.4.3 氮化鋁壓電薄膜
6.5 非晶硅薄膜
6.5.1 基本原理
6.5.2 不同工藝特性分析
6.5.3 適合應(yīng)用的場合
6.6 工藝檢測(cè)
6.6.1 橢圓偏振光譜儀
6.6.2 原子力顯微鏡
6.6.3 薄膜應(yīng)力分析
參考文獻(xiàn)
第7 章 犧牲層技術(shù)
7.1 多晶硅/SiO2犧牲層技術(shù)
7.2 金屬/光刻膠犧牲層技術(shù)
7.2.1 光刻膠
7.2.2 光刻膠犧牲層工藝
7.2.3 光刻膠犧牲層的應(yīng)用
7 .3 介質(zhì)材料/單晶硅犧牲層技術(shù)
7.3.1 單晶硅犧牲層工藝
7.3.2 單晶硅犧牲層的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第8 章 膜結(jié)構(gòu)制造技術(shù)
8.1 膜結(jié)構(gòu)簡介
8.2 開放膜結(jié)構(gòu)
8.3 封閉膜結(jié)構(gòu)
8.4 島膜結(jié)構(gòu)
8.5 常見膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和相應(yīng)的制造工藝
參考文獻(xiàn)
第9 章 梁結(jié)構(gòu)制造技術(shù)
9.1 單臂梁結(jié)構(gòu)
9.1.1 單臂梁結(jié)構(gòu)力學(xué)特性
9.1.2 單臂梁結(jié)構(gòu)制造工藝
9.1.3 單臂梁的工作模式
9.1.4 單臂梁的應(yīng)用
9.2 多臂梁結(jié)構(gòu)
9.2.1 多臂梁結(jié)構(gòu)力學(xué)特性
9.2.2 多臂梁結(jié)構(gòu)制造工藝
9.2.3 多臂梁的應(yīng)用
9.3 雙面梁結(jié)構(gòu)
9.3.1 雙面梁結(jié)構(gòu)力學(xué)特性
9.3.2 雙面梁結(jié)構(gòu)制造工藝
9.3.3 雙面梁的應(yīng)用
9.4 梳齒梁結(jié)構(gòu)
9.4.1 梳齒梁結(jié)構(gòu)制造工藝
9.4.2 梳齒梁的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第10 章 納米敏感結(jié)構(gòu)制造技術(shù)
10.1 硅納米線制造方法及關(guān)鍵工藝
10.1.1 氧化工藝
10.1.2 濕法腐蝕工藝
10.2 鳥嘴型硅納米線制造方法
10.2.1 工藝參數(shù)
10.2.2 工藝流程
10.2.3 制造結(jié)果
10.3 頂層硅納米線陣列制造方法
10.3.1 光刻及掩模刻蝕工藝
10.3.2 硅的各向異性腐蝕工藝
10.3.3 硅的熱氧化工藝
10.4 底部硅納米線陣列制造方法
10.4.1 光刻及掩模刻蝕工藝
10.4.2 硅深刻蝕工藝
10.4.3 硅各向異性腐蝕工藝
10.4.4 硅的熱氧化工藝
10.4.5 二氧化硅的腐蝕工藝
10.5 雙層硅納米線制造技術(shù)
10 .5 .1 垂直堆疊硅納米線制造的工藝流程
10.5.2 垂直堆疊硅納米線的制造結(jié)果
參考文獻(xiàn)
第11 章 典型 MEMS 芯片制造工藝流程
11.1 慣性傳感器
11.1.1 硅體微加工工藝
11.1.2 表面微加工工藝
11.1.3 商業(yè)化慣性器件加工工藝平臺(tái)
11.2 壓力傳感器
11.2.1 壓力傳感器結(jié)構(gòu)描述
11.2.2 壓力傳感器工藝流程
11.2.3 壓力傳感器關(guān)鍵工藝
11.3 熱電堆紅外傳感器
11.3.1 通過釋放孔刻蝕硅襯底釋放熱電堆結(jié)構(gòu)層
11.3.2 通過釋放孔刻蝕犧牲層釋放熱電堆結(jié)構(gòu)層
11.3.3 背面結(jié)構(gòu)釋放工藝
11.4 體聲波諧振器
11.4.1 基本原理和器件結(jié)構(gòu)
11.4.2 性能優(yōu)化
11.4.3 關(guān)鍵制備工藝
11.4.4 FBAR 器件制造工藝流程
11.4.5 SMR-BAW 制造工藝流程
11.4.6 工藝誤差和修正
11.5 硅傳聲器
11.6 壓電微機(jī)械超聲換能器
參考文獻(xiàn)
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