MEMS器件体积小,重量轻,耗能低,惯性小,谐振频率高,响应时间短。MEMS系统与一般的机械系统相比,不只体积缩小,而且在力学原理和运动学原理,材料特性、加工、测量和控制等方面都将发生变化。在MEMS系统中,所有的几何变形是如此之小(分子级),以至于结构内应力与应变之间的线性关系(虎克定律)已不存在。MEMS器件中摩擦表面的摩擦力主要是由于表面之间的分子相互作用力引起的,而不是由于载荷压力引起。MEMS器件以硅为主要材料。硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当。密度类似于铝,热传导率接近铜和钨,因此MEMS器件机械电气性能优良。晶片清洗过程是在不改变或损害晶片表面或基底除去的化学和颗粒杂质。河北半导体器件加工方案
光刻是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。在此之后,晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。光刻生产的目标是根据电路设计的要求,生成尺寸精确的特征图形,且在晶圆表面的位置要正确,而且与其他部件的关联也正确。通过光刻过程,在晶圆片上保留特征图形的部分。有时光刻工艺又被称为Photomasking,Masking,Photolithography或Microlithography,是半导体制造工艺中较关键的。在光刻过程中产生的错误可造成图形歪曲或套准不好,然后可转化为对器件的电特性产生影响。河北半导体器件加工方案半导体硅片制造包括硅单晶生长、切割、研磨、抛光、研磨、清洗、热处理、外延、硅片分析等多个环节。
光刻过程:首先,通过金属化过程,在硅衬底上布置一层只数纳米厚的金属层。然后在这层金属上覆上一层光刻胶。这层光阻剂在曝光(一般是紫外线)后可以被特定溶液(显影液)溶解。使特定的光波穿过光掩膜照射在光刻胶上,可以对光刻胶进行选择性照射(曝光)。然后使用前面提到的显影液,溶解掉被照射的区域,这样,光掩模上的图形就呈现在光刻胶上。通常还将通过烘干措施,改善剩余部分光刻胶的一些性质。上述步骤完成后,就可以对衬底进行选择性的刻蚀或离子注入过程,未被溶解的光刻胶将保护衬底在这些过程中不被改变。刻蚀或离子注入完成后,将进行光刻的较后一步,即将光刻胶去除,以方便进行半导体器件制造的其他步骤。通常,半导体器件制造整个过程中,会进行很多次光刻流程。生产复杂集成电路的工艺过程中可能需要进行多达50步光刻,而生产薄膜所需的光刻次数会少一些。
半导体元器件的制备首先要有较基本的材料——硅晶圆,通过在硅晶圆上制作电路与电子元件(如电晶体、电容体、逻辑闸等),为上述各制程中所需技术较复杂且资金投入较多的过程。由于芯片是高精度的产品,因此对制造环境有很高的要求,其所需制造环境为为一温度、湿度与含尘均需控制的无尘室。此外,一枚芯片所需处理步骤可达数百道,而且使用的加工机台先进且昂贵,动辄数千万一台,虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关;不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗之後,接着进行氧化及沈积,较後进行微影、蚀刻及离子植入等反覆步骤,以完成晶圆上电路的加工与制作。蚀刻使用的是波长很短的紫外光并配合很大的镜头。
从硅圆片制成一个一个的半导体器件,按大工序可分为前道工艺和后道工艺。前道工艺的目的是“在硅圆片上制作出IC电路”,其中包括300~400道工序。按其工艺性质可分为下述几大类:形成各种薄膜材料的“成膜工艺”;在薄膜上形成图案并刻蚀,加工成确定形状的“光刻工艺”;在硅中掺杂微量导电性杂质的“杂质掺杂工艺”等。前道工艺与后道工艺的分界线是划片、裂片。后道工艺包括切分硅圆片成芯片,把合格的芯片固定(mount)在引线框架的中心岛上,将芯片上的电极与引线框架上的电极用细金丝键合连接(bonding)。退火是指加热离子注入后的硅片,修复离子注入带来的晶格缺陷的过程。云南压电半导体器件加工厂商
微纳加工技术的基本手段包括微纳加工方法与材料科学方法两种。河北半导体器件加工方案
单晶硅,作为IC、LSI的电子材料,用于微小机械部件的材料,也就是说,作为结构材料的新用途已经开发出来了。其理由是,除了单晶SI或机械性强之外,还在于通过利用只可用于单晶的晶体取向的各向异性烯酸,精密地加工出微细的立体形状。以各向异性烯酸为契机的半导体加工技术的发展,在晶圆上形成微细的机械结构体,进而机械地驱动该结构体,在20世纪70年代后半期的Stanford大学,IBM公司等的研究中,这些技术的总称被使用为微机械。在本稿中,关于在微机械中占据重要位置的各向异性烯酸技术,在叙述其研究动向和加工例子的同时,还谈到了未来微机械的发展方向。河北半导体器件加工方案