微機電系統(tǒng)也叫做微電子機械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機械等,指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。微機電系統(tǒng)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級,是一個單獨的智能系統(tǒng)。微機電系統(tǒng)是在微電子技術(shù)(半導(dǎo)體制造技術(shù))基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機械加工等技術(shù)制作的高科技電子機械器件。微機電系統(tǒng)是集微傳感器、微執(zhí)行器、微機械結(jié)構(gòu)、微電源微能源、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是一項**性的新技術(shù),普遍應(yīng)用于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),是一項關(guān)系到國家的科技發(fā)展、經(jīng)濟繁榮和**安全的關(guān)鍵技術(shù)。晶圓制造是指在硅晶圓上制作電路與電子元件如電晶體、電容體、邏輯閘等,整個流程工藝復(fù)雜。四川壓電半導(dǎo)體器件加工工廠
單晶硅,作為IC、LSI的電子材料,用于微小機械部件的材料,也就是說,作為結(jié)構(gòu)材料的新用途已經(jīng)開發(fā)出來了。其理由是,除了單晶SI或機械性強之外,還在于通過利用只可用于單晶的晶體取向的各向異性烯酸,精密地加工出微細的立體形狀。以各向異性烯酸為契機的半導(dǎo)體加工技術(shù)的發(fā)展,在晶圓上形成微細的機械結(jié)構(gòu)體,進而機械地驅(qū)動該結(jié)構(gòu)體,在20世紀(jì)70年代后半期的Stanford大學(xué),IBM公司等的研究中,這些技術(shù)的總稱被使用為微機械。在本稿中,關(guān)于在微機械中占據(jù)重要位置的各向異性烯酸技術(shù),在敘述其研究動向和加工例子的同時,還談到了未來微機械的發(fā)展方向。新結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件加工方案單晶圓清洗取代批量清洗是先進制程的主流,單晶圓清洗通常采用單晶圓清洗設(shè)備。
硅片在進入每道工序之前表面必須是潔凈的,需經(jīng)過重復(fù)多次的清洗步驟,除去表面的污染物。芯片制造需要在無塵室中進行,在芯片的制造過程中,任何的沾污現(xiàn)象都將影響芯片上器件的正常功能。沾污雜質(zhì)具體指半導(dǎo)體制造過程中引入的任何危害芯片成品率以及電學(xué)性能的物質(zhì)。具體的沾污物包括顆粒、有機物、金屬和自然氧化層等,此類污染物包括從環(huán)境、其他制造工藝、刻蝕副產(chǎn)物、研磨液等。上述沾污雜質(zhì)如果不及時清理均可能導(dǎo)致后續(xù)工藝的失敗,導(dǎo)致電學(xué)失效,較終會造成芯片報廢。
微納加工技術(shù)是先進制造的重要組成部分,是衡量國家高級制造業(yè)水平的標(biāo)志之一,具有多學(xué)科交叉性和制造要素極端性的特點,在推動科技進步、促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展、拉動科技進步、保障**安全等方面都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。微納加工技術(shù)的基本手段包括微納加工方法與材料科學(xué)方法兩種。很顯然,微納加工技術(shù)與微電子工藝技術(shù)有密切關(guān)系。微納加工大致可以分為“自上而下”和“自下而上”兩類?!白陨隙隆笔菑暮暧^對象出發(fā),以光刻工藝為基礎(chǔ),對材料或原料進行加工,較小結(jié)果尺寸和精度通常由光刻或刻蝕環(huán)節(jié)的分辨力決定。“自下而上”技術(shù)則是從微觀世界出發(fā),通過控制原子、分子和其他納米對象的相互作用力將各種單元構(gòu)建在一起,形成微納結(jié)構(gòu)與器件。微納加工技術(shù)的基本手段包括微納加工方法與材料科學(xué)方法兩種。
干法刻蝕種類很多,包括光揮發(fā)、氣相腐蝕、等離子體腐蝕等。按照被刻蝕的材料類型來劃分,干法刻蝕主要分成三種:金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕和硅刻蝕。介質(zhì)刻蝕是用于介質(zhì)材料的刻蝕,如二氧化硅。干法刻蝕優(yōu)點是:各向異性好,選擇比高,可控性、靈活性、重復(fù)性好,細線條操作安全,易實現(xiàn)自動化,無化學(xué)廢液,處理過程未引入污染,潔凈度強。干法刻蝕主要形式有純化學(xué)過程(如屏蔽式,下游式,桶式),純物理過程(如離子銑),物理化學(xué)過程,常用的有反應(yīng)離子刻蝕RIE,離子束輔助自由基刻蝕ICP等。晶片的制造和測試被稱為前道工序,而芯片的封裝、測試和成品入庫則是所謂的后道工序。廣州半導(dǎo)體器件加工流程
光刻的優(yōu)點是它可以精確地控制形成圖形的形狀、大小,此外它可以同時在整個芯片表面產(chǎn)生外形輪廓。四川壓電半導(dǎo)體器件加工工廠
基于光刻工藝的微納加工技術(shù)主要包含以下過程:掩模(mask)制備、圖形形成及轉(zhuǎn)移(涂膠、曝光、顯影)、薄膜沉積、刻蝕、外延生長、氧化和摻雜等。在基片表面涂覆一層某種光敏介質(zhì)的薄膜(抗蝕膠),曝光系統(tǒng)把掩模板的圖形投射在(抗蝕膠)薄膜上,光(光子)的曝光過程是通過光化學(xué)作用使抗蝕膠發(fā)生光化學(xué)作用,形成微細圖形的潛像,再通過顯影過程使剩余的抗蝕膠層轉(zhuǎn)變成具有微細圖形的窗口,后續(xù)基于抗蝕膠圖案進行鍍膜、刻蝕等可進一步制作所需微納結(jié)構(gòu)或器件。四川壓電半導(dǎo)體器件加工工廠