在MEMS制程中,刻蚀就是用化学的、物理的或同时使用化学和物理的方法,在光刻的基础上有选择地进行图形的转移。刻蚀技术主要分为干法刻蚀与湿法刻蚀。干法刻蚀主要利用反应气体与等离子体进行刻蚀;以FATRIUTC为例,在MEMS制造中的ICP刻蚀机主要用来刻蚀Si、Si3N4、SiO2等。湿法刻蚀主要利用化学试剂与被刻蚀材料发生化学反应进行刻蚀;以FATRIUTC的MEMS制程为例,在湿法槽进行湿法刻蚀的对象有SiO2、Si3N4、金属、光刻胶等,晶圆作业中的清洗步骤也需在湿法槽中进行。广义上的MEMS制造工艺,方式十分丰富,几乎涉及了各种现代加工技术。江苏集成电路半导体器件加工平台
基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程:掩模(mask)制备、图形形成及转移(涂胶、曝光、显影)、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜(抗蚀胶),曝光系统把掩模板的图形投射在(抗蚀胶)薄膜上,光(光子)的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用,形成微细图形的潜像,再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口,后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。浙江MEMS半导体器件加工单晶圆清洗取代批量清洗是先进制程的主流,单晶圆清洗通常采用单晶圆清洗设备。
光刻胶经过几十年不断的发展和进步,应用领域不断扩大,衍生出非常多的种类。不同用途的光刻胶曝光光源、反应机理、制造工艺、成膜特性、加工图形线路的精度等性能要求不同,导致对于材料的溶解性、耐蚀刻性、感光性能、耐热性等要求不同。因此每一类光刻胶使用的原料在化学结构、性能上都比较特殊,要求使用不同品质等级的光刻胶适用化学品。1959年光刻胶被发明以来,被普遍运用在加工制作广电信息产业的微细图形路线。作为光刻工艺的关键性材料,其在PCB、TFT-LCD和半导体光刻工序中起到重要作用。
半导体硅片生产工艺:首先将多晶硅和掺杂剂放入单晶炉内的石英坩埚中,将温度升高至1420℃以上,得到熔融状态的多晶硅。其中,通过调控放入掺杂剂的种类(B、P、As、Sb)及含量,可以得到不同导电类型及电阻率的硅片。待多晶硅溶液温度稳定之后,将籽晶缓慢下降放入硅熔体中(籽晶在硅融体中也会被熔化),然后将籽晶以一定速度向上提升进行引晶过程。随后通过缩颈操作,将引晶过程中产生的位错消除掉。当缩颈至足够长度后,通过调整拉速和温度使单晶硅直径变大至目标值,然后保持等径生长至目标长度。较后为了防止位错反延,对单晶锭进行收尾操作,得到单晶锭成品,待温度冷却后取出。硅晶棒在经过研磨,抛光,切片后,形成硅晶圆片,也就是晶圆。
MEMS制造是基于半导体制造技术上发展起来的;它融合了扩散、薄膜(PVD/CVD)、光刻、刻蚀(干法刻蚀、湿法腐蚀)等工艺作为前段制程,继以减薄、切割、封装与测试为后段,辅以精密的检测仪器来严格把控工艺要求,来实现其设计要求。MEMS制程各工艺相关设备的极限能力又是限定器件尺寸的关键要素,且其相互之间的配套方能实现设备成本的较低;MEMS生产中的薄膜指通过蒸镀、溅射、沉积等工艺将所需物质覆盖在基片的表层,根据其过程的气相变化特性,可分为PVD与CVD两大类。MEMS加工技术:传统机械加工方法指利用大机器制造小机器,再利用小机器制造微机器。山西压电半导体器件加工工厂
半导体器件是导电性介于良导电体与绝缘体之间,利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件。江苏集成电路半导体器件加工平台
微机械是指利用半导体技术(特别是平板印制术,蚀刻技术)设计和制造微米领域的三维力学系统,以及微米尺度的力学元件的技术。它开辟了制造集成到硅片上的微米传感器和微米电机的崭新可能性。微机械加工技术的迅速发展导致了微执行器的诞生。人们在实践中认识到,硅材料不只有优异的电学和光学性质。微机械加工技术的出现,使得制作硅微机械部件成为可能。MEMS器件芯片制造与封装统一考虑。MEMS器件与集成电路芯片的主要不同在于:MEMS器件芯片一般都有活动部件,比较脆弱,在封装前不利于运输。所以,MEMS器件芯片制造与封装应统一考虑。封装技术是MEMS的一个重要研究领域,几乎每次MEMS国际会议都对封装技术进行专题讨论。江苏集成电路半导体器件加工平台