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文檔簡介
1、1、 名詞解釋: MEMS:其英文全稱為Micro-Electro-Mechanical System,是用微電子,即microelectronic的技術(shù)手段制備的微型機(jī)械系統(tǒng)。第一個(gè)M也代表器件的特征尺寸為微米量級(jí),如果是納米量級(jí),相應(yīng)的M這個(gè)詞頭就有nano來替代,變?yōu)镹EMS,納機(jī)電。MEMS及NEMS是在微電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,融合了硅微加工、LIGA技術(shù)等的多種精密機(jī)械微加工方法,用于制作微型的梁、隔膜、凹槽、孔、反射鏡、密封洞、錐、針尖、彈簧及所構(gòu)成的復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)。(點(diǎn)擊)它繼承了微電子技術(shù)中的光刻、摻雜、薄膜沉積等加工工藝,進(jìn)而發(fā)展出刻蝕、犧牲層技術(shù)、鍵合、LIGA、納米壓
2、印、甚至包括最新的3D打印技術(shù)SOI: SOI(Silicon-On-Insulator,絕緣襯底上的硅)技術(shù)是在頂層硅和背襯底之間引入了一層埋氧化層。 通過在絕緣體上形成半導(dǎo)體薄膜,SOI材料具有了體硅所無法比擬的優(yōu)點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)集成電路中元器件的介質(zhì)隔離,徹底消除了體硅CMOS電路中的寄生閂鎖效應(yīng);采用這種材料制成的集成電路還具有寄生電容小、集成密度高、速度快、工藝簡單、短溝道效應(yīng)小及特別適用于低壓低功耗電路等優(yōu)勢(shì),因此可以說SOI將有可能成為深亞微米的低壓、低功耗集成電路的主流技術(shù)。SOC:SOC-System on Chip,高級(jí)的MEMS是集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路
3、、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng),這樣的系統(tǒng)也稱為SOC,即在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)傳感、信號(hào)處理、直至運(yùn)動(dòng)反饋的整個(gè)過程。LIGA:LIGA是德文光刻、電鍍和模鑄三個(gè)詞的縮寫。它是在一個(gè)導(dǎo)電的基板上旋涂厚的光刻膠,然后利用x射線曝光,顯影后形成光刻膠的模具,再用電鍍的方法在模具的空腔中生長金屬,脫模后形成金屬的微結(jié)構(gòu)。特點(diǎn):該工藝最顯著的特點(diǎn)是高深寬比,若用于加工一個(gè)細(xì)長桿,桿的直徑只有1微米,而高度可達(dá)500微米,深寬比大于500,這是其他技術(shù)無法比擬的。其次,它還具有材料廣泛的特點(diǎn),可加工金屬、陶瓷、聚合物和玻璃。但傳統(tǒng)的LIGA采用的x射線曝光工藝極其昂貴,近年來采用SU-8光刻
4、膠替代PMMA光刻膠,紫外曝光代替x射線曝光的準(zhǔn)LIGA技術(shù)獲得了更廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。DRIE:反應(yīng)離子深刻蝕(Deep RIE)。干法刻蝕的典型工藝是DRIE深槽刻蝕。刻蝕分為兩步,第一步,通入SF6刻蝕氣體進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕,刻蝕是各向同性的,即槽底不僅要被刻蝕,槽壁也會(huì)被刻蝕。如果就一直這樣刻下去,刻蝕的圖形和掩模定義的圖形將完全不一樣,很難控制微結(jié)構(gòu)的尺寸。解決此問題的方法是分步刻蝕,逐次推進(jìn)。在刻蝕進(jìn)行10多秒鐘轉(zhuǎn)入第二步,快速地將刻蝕氣體切換成保護(hù)氣體C4F8,C4F8在等離子的作用下進(jìn)行聚合,生成類似于特氟龍這種不粘鍋材料,沉積在槽底和槽壁上。10多秒鐘后,又切換成SF6刻蝕氣體,
5、等離子體中的正離子在電場(chǎng)加速作用下只轟擊槽底,而不怎么轟擊槽壁,優(yōu)先將槽底的聚合物保護(hù)膜打掉,暴露出硅片表面,從而使得化學(xué)刻蝕反應(yīng)能夠再次進(jìn)行。刻蝕時(shí),由于槽壁上仍然保留有保護(hù)膜,而不會(huì)被刻蝕。重復(fù)這樣的刻蝕-保護(hù)過程,就能在硅片上刻蝕出垂直的深槽。深槽在宏觀上的垂直度能達(dá)到88-92°,但微觀上其側(cè)壁是有多段小弧形連接而成。干法刻蝕不再象濕法腐蝕那樣需要晶向的對(duì)準(zhǔn),因此可以制備出齒輪、彈簧等復(fù)雜的圖形。2、 多項(xiàng)選擇題 第一章、1、MEMS器件的尺寸范圍是:(1)(1)從1um到1mm (2)從1nm到1um (3)從1mm到1cm3、微系統(tǒng)部件的“深寬比”被定義為(1)之比(1)
6、高度方向尺寸和表面方向尺寸 (2)表面方向尺寸和高度方向尺寸 (3)寬度方向尺寸和長度方向尺寸4、目前為止,商品化最好的MEMS器件是(2) (1)壓力傳感器 (2)噴墨打印頭 (3)加速度傳感器第二章、1、在曝光后被溶解的光刻膠是(1)(1)正膠 (2)負(fù)膠 (3)正膠或負(fù)膠2、光刻中用正膠將導(dǎo)致的效果(3)(1)更好 (2)更劣 (3)與應(yīng)用負(fù)膠相同3、 常用光刻中光源的波長范圍是:(2) (1)100-300nm (2)300-500nm (3)500-700nm4、MEMS光刻與IC光刻的主要區(qū)別在于:(1)(1)MEMS光刻需要在更為不平整的表面上進(jìn)行(2)MEMS光刻的
7、線條更細(xì)(3)MEMS光刻都需要雙面進(jìn)行5、 光刻技術(shù)中的曝光方式有(1)(2)(3) (1)接近式曝光 (2)接觸式曝光 (3)投影式曝光6、曝光方式中,圖形尺寸和掩膜尺寸一致(1)(2) (1)接近式曝光 (2)接觸式曝光 (3)投影式曝光7、 影像光刻線寬的最主要因素是(1) (1)光的衍射 (2)光的干涉 (3)光的反射8、剝離法制備圖形的薄膜的基本步驟(2)(1)(3) (1)沉積薄膜 (2)光刻膠圖形化 (3)去除光刻膠9、 在傳統(tǒng)的投影曝光機(jī)中,一般實(shí)現(xiàn)的最小線寬為(2) (1)0.5 (2)1 (3)2 第三章、 1、體硅制造主要涉及部分材料從基底上的(2) (1)增加 (2)
8、減除 (3)既有增加也有減除 2、體硅制造中主要采用的微加工工藝為(1) (1)腐蝕 (2)沉積 (3)擴(kuò)散 3、各向同性腐蝕在微制造中幾乎是不理想的,原因是(3) (1)腐蝕速度太慢 (2)成本太高 (3)難于控制腐蝕方向 4、硅的(1)晶向之間的腐蝕速率比時(shí)400:1 (1)100和111 (2)110和111 (3)110和100 5、硅晶體中(111)晶面和(100)晶面的夾角(2) (1)50.74 (2)54.74 (3)57.47 6、各向異性腐蝕和各向同性腐蝕的速率相比(3) (1)更快 (2)更慢 (3)差不多相同 7、KOH腐蝕劑對(duì)sio2的腐蝕速率要比對(duì)硅的腐蝕速率慢(1
9、) (1)100倍 (2)1000倍 (3)20000倍 8、氮化硅的抗腐蝕性要比sio2(1) (1)更強(qiáng) (2)更弱 (3)幾乎相同 9、材料的選擇比越高, 作為腐蝕掩膜的能力越(1) (1) 越好 (2)越壞 (3)不好也不壞 10、在HNA腐蝕液中,摻雜的硅片的腐蝕速度會(huì)(1) (1)更快 (2)更慢 (3)沒有影響 11、在濕法腐蝕時(shí),(1)處會(huì)和掩膜的圖形不一樣 (1)凸角 (2)凹角 (3)兩者都會(huì) 12、濕法腐蝕時(shí)保留下來的時(shí)腐蝕速度(2)的晶面 (1)快 (2)慢 (3)與速度無關(guān) 13、濕法腐蝕的腐蝕深度控制技術(shù)有(1)(2)(3) (1)p-n結(jié)停止腐蝕技術(shù)(2)濃硼腐蝕
10、停止技術(shù) (3)中間層停止技術(shù) 14、p-n結(jié)腐蝕停止技術(shù)又叫做(1)(2) (1)偏壓腐蝕 (2)電化學(xué)腐蝕 (3)p+腐蝕 15、在(100)硅片的濕法腐蝕中,腐蝕出來的線條會(huì)沿(2)晶向族 (1)100 (2)110 (3)111 16、在(110)硅片的濕法腐蝕中,掩膜上的線條必須沿 晶向族(3) (1)100 (2)110 (3)111 17、采用濕法腐蝕,下述硅片能實(shí)現(xiàn)高深寬比的有(2) (1)100 (2)110 (3)111 18、硅的過分摻雜會(huì)導(dǎo)致-殘余應(yīng)力 19、濕法腐蝕可以在(P-N摻雜硅)邊界停止 20、如圖所示,制備在(100)硅片上的U形氮化硅掩膜對(duì)硅片
11、進(jìn)行KOH濕法腐蝕, 最終獲得的微結(jié)構(gòu)是(氮化硅的懸臂梁)21、在(100)硅片上制備圓形的掩膜(硅片被遮住的部分為圖形),利用堿液進(jìn)行濕 法腐蝕會(huì)獲得(2)微結(jié)構(gòu)。 (1)硅的圓柱 (2)硅的四愣錐 (3)硅的三楞錐第四章 干法1、反映離子刻蝕的機(jī)理包括(1)(2) (1)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相反應(yīng) (2)濺射轟擊 (3)側(cè)壁保護(hù) 2、DRIE代表(3) (1)干法腐蝕 (2)干法反映離子刻蝕 (3)深層反應(yīng)離子刻蝕 3、DRIE的主要工藝方法有(1)(2)(1)刻蝕和側(cè)壁保護(hù)順序進(jìn)行的方法(2)刻蝕和側(cè)壁保護(hù)同時(shí)進(jìn)行的方法(3)不需要側(cè)壁保護(hù)的方法 4、在BOSCH和低溫兩種DRIE刻蝕工藝
12、中,側(cè)壁更為光滑的是(2)(1)BOSCH (2)低溫工藝 (3)兩者區(qū)別不大 5、在RIE刻蝕中,深寬比越大,刻蝕速率越(2)(1)快 (2)慢 (3)一樣 6、 在干法刻蝕中,掩模板的線條與硅片晶向的關(guān)系為(3) (1)必須沿110方向 (2)必須沿111方向 (3)與方向無關(guān) 7、干刻中刻蝕硅的氣體有:(1)(2)(1)四氟化碳 (2)四氟化硫 (3)C4F8 8、氟基氣體干法刻蝕硅片在本質(zhì)上是:(1)(1)各向同性的 (2)各向異性的 (3)與溫度有關(guān) 9、表面硅制造中主要采用的微加工工藝為(2) (1)腐蝕 (2)薄膜沉積 (3)擴(kuò)散 第五章 表面加工方法1、P
13、SG代表(2) (1)多晶硅玻璃 (2)磷硅酸鹽玻璃 (3)磷硅玻璃2、表面微加工中的犧牲層被用于(2)(1)強(qiáng)化微結(jié)構(gòu) (2)在微結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生必要的幾何空間 (3)作為結(jié)構(gòu)的部分3、表面微加工中最常用的結(jié)構(gòu)材料是:(2)(1)PSG (2)多晶硅 (3)二氧化硅4、在表面微加工中,犧牲層的腐蝕速率與其他層的腐蝕速率相比必須(3)(1)慢得多 (2)幾乎相同 (3)快得多 5、粘連存在于:(2)(1)體硅微制造 (2)表面微加工 (3)激光微加工6、在由表面微加工制作完成的微結(jié)構(gòu)中,粘連會(huì)造成:(3)(1)不匹配材料層 (2)薄膜 (3)層間原子力 7、可用于減少
14、粘連的方法主要有:(1)(2)(3)(1)表面厭水處理(2)干法釋放(3)在粘連面上設(shè)計(jì)凸點(diǎn)8、設(shè)計(jì)的平面微結(jié)構(gòu)經(jīng)表面加工后向上彎曲,說明薄膜中存在(2) (1)壓應(yīng)力 (2) 拉應(yīng)力 (3)中心是壓應(yīng)力,邊緣是拉應(yīng)力9、薄膜應(yīng)力的主要類型是:(1)(3)(1)熱應(yīng)力 (2)界面應(yīng)力 (3)生長應(yīng)力 10、薄膜的制備溫度越高,熱應(yīng)力越:(1)(1)大 (2)小 (3)與溫度無關(guān)11、減少應(yīng)力的方法主要有:(1)(2)(3)(1)優(yōu)化薄膜制備工藝(2)退火處理 (3)多層薄膜,應(yīng)力補(bǔ)償。 12、多晶硅被普遍應(yīng)用
15、的原因是它被制成:(1)(3)(1)半導(dǎo)體(2)絕緣體(3)電導(dǎo)體 13、硅的濕氧化常被采用,由于(1)(1)二氧化硅質(zhì)量好 (2)快的氧化速度 (3)低成本14、硅石理想的MEMS材料的主要原因是:(1)(2)(3)(1)在很大溫度范圍內(nèi)的尺寸穩(wěn)定(2)輕和結(jié)實(shí)(3)容易得到 15、PECVD是:(3)(1)低壓化學(xué)氣象沉積(2)常壓化學(xué)氣相沉積(3)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積第六章其他方法1、LIGA工藝制造MEMS,常用材料:(3)注:幾乎沒有限制(1)限于硅 (2)限于陶瓷 (3)可以是單晶材料 2、同步X射線在LIGA工藝中用于光刻的原因是:(3)(1)它
16、對(duì)光刻更有效(2)它是更便宜的光源(3)它能深入光刻膠材料 3、LIGA工藝的主要優(yōu)勢(shì)是它能夠產(chǎn)生:(1)(1)高深寬比的微材料 (2)低成本的微結(jié)構(gòu) (3)尺寸精確的微結(jié)構(gòu)4、LIGA工藝中必須使用導(dǎo)電基板的原因是需要:(2)(1)信號(hào)··· (2)金屬的電鍍 (3)···電加熱 5、LIGA工藝中最好的光刻膠是:(3)(1)PCM (2)PMI (3)PMMA 6、UV-LIGA是在LIGA工藝的改造,其特點(diǎn)是:(1)(2)(1)能制備高深寬比的微結(jié)構(gòu)(2)成本比LIGA大大降低
17、(3)能制備懸臂梁、空中的腔等7、成本最低的微制造技術(shù)是:(1)(1)體硅制造法 (2)表面微加工 (3)LIGA工藝8、最靈活的微制造技術(shù):(2)(1)體硅制造法 (2)表面微加工 (3)LIGA工藝9、一個(gè)硅玻璃的陽極鍵合發(fā)生于:(2)(1)高溫下 (2)高溫高電壓下 (3)高溫和高壓下10、硅熔融鍵合需要的工藝條件有:(1)(2)(1)高溫(2)平整的硅片 (3)高溫和高壓下 11、SOI代表: (2)絕緣體(隔離層)上的硅(1)離子分層 (2)隔離物上的硅 (3)隔離物下的基質(zhì)12、SCI是為了阻止:(1)漏電(1)電的泄露 (2
18、)熱效應(yīng)的泄露 (3) 硅基上腐蝕的擴(kuò)散13、SOI工藝通常發(fā)生在:(1)(1)1000左右的高溫上 (2)5000左右的中溫 (3)低200左右的低溫14、微系統(tǒng)中的封裝費(fèi)用:(2)很貴。(1)微小的 (2)十分昂貴的 (3)在生產(chǎn)花費(fèi)中有時(shí)昂貴15、預(yù)制備一個(gè)100m的微型中空球,應(yīng)該采用(3)(1)DRIE (2)表面加工技術(shù) (3) 三維加工 技術(shù)第七章 1、CMOS(電路)與MEMS(微系統(tǒng))一體化加工中的方法共有(2)種。 (1)2 (2) 3 (3) 4 2、CMOS電路和MEMS微結(jié)構(gòu)的一體化加工
19、,最主要的工藝兼容問題: (2)(1)應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形(2)溫度導(dǎo)致電性能變化。(CMOS)(3)結(jié)構(gòu)釋放時(shí)的粘連3、Pre-CMOS的流程是(2)(1)先制備CMOS電路,再制備MEMS結(jié)構(gòu) (2)先制作MEMS結(jié)構(gòu),再制作CMOS電路(3)CMOS電路和MEMS電路同步進(jìn)行4、MEMS中哪些是高溫工藝,會(huì)影響IC性能 (1)(3)(1)多晶硅結(jié)構(gòu)層薄膜沉積 (2)氧化硅犧牲層薄膜沉積 (3)薄膜的退火5、 下述關(guān)于MEMS封裝的描述正確的是(1)(3)(1)MEMS封裝很貴,可占據(jù)總成本的80% (2)MEMS封裝比IC有更多的管腳(3)有些MEMS傳感器不能完全密封第八章 1、
20、硅材料有(1) 個(gè)壓阻系數(shù)張量的分量。 (1)3 (2)4 (3)6 2、單獨(dú)使用硅壓電電阻主要缺點(diǎn): (3) (1)生產(chǎn)這種電阻的高成本 (2)對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換的高敏感性 (3)對(duì)溫度的高敏感性。 3、 要得到硅壓阻傳感器的最大靈敏度,應(yīng)該使 (1) 達(dá)到最大程度 (1)應(yīng)力 (2)應(yīng)變 (3)薄膜變形 4、 對(duì)于微壓力傳感器,正方形膜片的幾何形狀是:比較常見5、 壓力傳感器膜片中間設(shè)有一個(gè)硬心,是為了 測(cè)更大壓力 6、 壓阻系數(shù)用張量表示,是 4 階張量7、壓電
21、是表示外力與極化的關(guān)系,按張量的定義,壓電常數(shù)是 3 階張量簡答題(各8分,共48分)1、 堿液腐蝕單晶硅,為何不同晶體方向的腐蝕速度不一致?(第三章P19)(1) 不用晶面上原子排列不一樣,密排面刻蝕速度慢。(2) 不同晶面上的懸掛鍵數(shù)目不一樣,背鍵數(shù)不一樣,例如(100)晶面的背鍵數(shù)為2,(111)晶面的背鍵數(shù)為3,因此(100)晶面刻蝕速度最快,(111)晶面為刻蝕停止面。(3) 水分子的屏蔽作用(反作用,但很慢)。2、 簡述電化學(xué)腐蝕停止技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)。原理:電化學(xué)鈍化,當(dāng)硅片相對(duì)于刻蝕液具有足夠大的陽極電位,硅片氧化,刻蝕停止。PN結(jié)返向電壓,無電流。不參與
22、鈍化作用,P型硅被刻蝕,當(dāng)P硅刻蝕完以后,PN結(jié)消失,鈍化電流通過,N硅被鈍化而不刻蝕。即:無電流 堿液腐蝕Si。有電流 生產(chǎn)SiO2.產(chǎn)生鈍化不進(jìn)行腐蝕。特點(diǎn):P型硅和N型硅的鈍化電勢(shì)不同。P型硅鈍化電勢(shì)>N型硅鈍化電勢(shì)。電勢(shì)需在P型硅和N型硅的鈍化電勢(shì)之間,P型硅被腐蝕,N型硅被鈍化。3、 簡述BOSCH工藝干法刻蝕制備垂直深槽的基本原理和過程。(第四章P14時(shí)分復(fù)用)基本原理:SF6刻蝕硅片,具有各向同性。會(huì)發(fā)生刻蝕。通過保護(hù)氣體C4F8形成保護(hù)膜,然后通過等離子體的轟擊作用使SF6對(duì)水平面的硅優(yōu)先刻蝕。(等離子體有方向性)過程:SF6C4F8SF6C4F8。4、 試采用表面硅加工
23、法制備下圖所示的活頁結(jié)構(gòu),闡述加工步驟,畫出每一步掩膜板的側(cè)視圖和俯視圖。5、 LIGA技術(shù)的原理和特點(diǎn)。(第六章P22)原理:通過光刻、電鑄和模鑄工藝進(jìn)行加工的技術(shù)。特點(diǎn):1、傳統(tǒng)機(jī)械與微加工的結(jié)合,適合大批量生產(chǎn)。2、材料廣泛:高分子、金屬、陶瓷等材料。3、能夠制造大深寬比的結(jié)構(gòu):厚度達(dá)1mm,深寬比1000高深寬比是是LIGA技術(shù)最鮮明的特征,具有高深寬比的原因是短波長X射線光刻:能量高(1GEv),聚焦能力強(qiáng),穿透能力強(qiáng),吸收低,衍射弱導(dǎo)致分辨率到達(dá)亞微米。6、 簡述硅玻璃鍵合的基本原理和工藝過程。(第六章P11)基本原理:用含鈉玻璃接陰極、硅接陽極施加電壓和一定溫度,通過靜電作用將S
24、i和玻璃等多個(gè)基底結(jié)合為一個(gè)基底的技術(shù)。工藝過程:當(dāng)溫度到400時(shí)Na2O分解為Na+和O2-,電場(chǎng)下正離子(Na+)向陽極移動(dòng),玻璃表面形成帶負(fù)電的耗盡層,O2向硅片移動(dòng),出現(xiàn)帶正電的印象電荷區(qū)。通過靜電吸引,E=500MV/m,距離進(jìn)一步接近,分子間作用力開始起作用。最后界面處生成氧化硅Si+2O2-=SiO2+4e-7、 請(qǐng)例舉出MEMS傳感器應(yīng)用的具體例子。(第1章)例1:MEMS微陀螺芯片(典型尺寸:3x5x1mm3,典型重量: 3g 第一章)例2:MEMS微型色譜(芯片面積: 1.5x3.0cm2,厚度: 1mm,功耗:數(shù)十w 第一章)例3:MEMS麥克風(fēng)(2003年,Motoro
25、la)例4:加速度傳感器,也稱為重力感應(yīng)器(2006年,任天堂wii游戲機(jī),大多數(shù)智能手機(jī)里都有)例5:陀螺儀(最早在iphone4中應(yīng)用,現(xiàn)在還大量用于數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī))例6:MEMS傳感器在汽車上也大量應(yīng)用,比如壓力傳感器、加速計(jì)、陀螺儀和流量傳感器,MEMS壓力傳感器主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),MEMS加速傳感器主要用于安全氣囊,MEMS陀螺儀主要用于主動(dòng)安全控制和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中例7:MEMS傳感器在醫(yī)療健康上也大量應(yīng)用,MEMS壓力傳感器很小,可以分布于義齒基托內(nèi),更準(zhǔn)確地測(cè)試咬合面。植入式傳感器用于檢測(cè)動(dòng)脈瘤的心臟血流壓力傳感器體積非常小巧例8:MEMS技術(shù)還用于制備人工視網(wǎng)膜芯片的微小
26、電極,用于刺激視網(wǎng)膜上殘余的正常神經(jīng)細(xì)胞,幫助盲人恢復(fù)視力。8、 簡述剝離法制備金屬線條的基本原理和過程。9、 簡述納米壓印技術(shù)的基本原理。(第六章P63)基本原理:采用繪有納米圖案的壓膜將基片上的聚合物薄膜壓出納米級(jí)圖形,再對(duì)壓印件進(jìn)行常規(guī)的刻蝕、剝離等加工,最終制成納米結(jié)構(gòu)和器件的技術(shù)。10、 縱觀全課程,從所能實(shí)現(xiàn)的微結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性出發(fā),說明濕法體硅加工、干法體硅加工、犧牲層技術(shù)、LIGA、三維立體光刻技術(shù)的區(qū)別和聯(lián)系,著重描述各種技術(shù)所能完成什么樣的微結(jié)構(gòu)。(濕法第三章最后一頁,LIGA第六章P20)濕法體硅加工、干法體硅加工都屬于體微加工技術(shù),都是向基地深度方向進(jìn)行刻蝕的技術(shù)。濕法刻蝕
27、:分為各向同性和各向異性腐蝕,各向異性腐蝕具有晶面依賴性。濕法刻蝕具有操作簡單,堿金屬與IC不兼容,相對(duì)安全無毒,但操作不夠靈活。掩膜存在對(duì)準(zhǔn)問題,刻蝕停止線決定了槽深。受晶面方向性影響只能制造出特定形狀的微結(jié)構(gòu)。干法體硅加工:可以刻蝕任意圖形的垂直深槽。相較于濕法刻蝕操作靈活很多,但是對(duì)設(shè)備和操作時(shí)間控制要求較高。LIGA:最鮮明的技術(shù)特征為能夠制造大深寬比的結(jié)構(gòu),厚度達(dá)1mm,深寬比1000。三維立體光刻:是體加工技術(shù)和表面加工技術(shù)的補(bǔ)充,能夠制備上述技術(shù)難以制備的曲面。11、 掌握不同深度微結(jié)構(gòu)的深刻蝕技術(shù)的原理和方法,能畫出光刻板圖。描述具體的制備過程。(第六章,高深寬比結(jié)構(gòu)的制造)(
28、1)SCREAM Single Crystalline Reactive Etching and Metallization(可實(shí)現(xiàn)10:1的深寬比,受氧化硅共形能力限制)制備過程:1)硅上生長氧化硅2)刻蝕氧化硅開窗3)DRIE深槽刻蝕4)氧化或CVD制備共形氧化硅或PSG5)刻蝕槽底的氧化硅6)繼續(xù)深槽刻蝕7)各向同性刻蝕釋放結(jié)構(gòu)也可采用濕法腐蝕8)金屬化(2)high aspect ratio polysilicon structures(多晶硅)(多晶硅和單晶硅之間形成電容)特點(diǎn):DRIE + 多晶硅沉積 + 氧化硅犧牲層(將常規(guī)DRIE的深寬比50提高到200)制備過程:1)LPCV
29、D沉積氮化硅厚膜,DRIE刻蝕填充槽。要求:槽垂直,側(cè)壁光滑2)高溫LPCVD沉積氧化硅作為犧牲層。要求:深槽均勻覆蓋氧化硅薄膜3)光刻氧化硅,露出氮化硅作為支撐錨點(diǎn)4)LPCVD沉積摻硼多晶硅填充深槽,刻蝕多晶硅/氧化硅形成支撐錨點(diǎn),首先沉積硼源,再LPCVD填充多晶硅,然后高溫推進(jìn)擴(kuò)散5)沉積Cr/Au或其他金屬,剝離或腐蝕圖形化;涂覆厚膠,開DRIE窗口6)DRIE刻硅,深度比最終結(jié)構(gòu)10-20m;為避免RIE-lag, 刻槽應(yīng)盡可能一樣寬,所有多晶硅填充槽被包圍7)SF6各向同性刻蝕(橫向)刻蝕釋放結(jié)構(gòu),大結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)粘連;氧化硅犧牲層保護(hù)多晶硅不受刻蝕,但單晶硅會(huì)從下面減薄8)去除光刻膠;HF去除氧化硅釋放多晶硅微結(jié)構(gòu)。(3)DRIEBonding/SOI(Silicon on insulator)1)SOI硅雙面氧化,光刻正面氧化硅;2)正面沉積氧化硅作為第二層掩模,涂敷光刻膠,曝光并顯影3)RIE刻蝕形成單層或雙層硬掩模;4)背面刻蝕氧化硅,重新定義光刻膠圖案,在氧化硅開窗處
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