集成电路工艺概述

MEMS工艺—集成电路工艺的应用
金属化 作用：互连线、欧姆接触（M-M，M-半导体）、掩膜 结构层 制作：真空蒸发—粘附较差，适于剥离，复合膜困难 溅射—常用，复合膜，化合物组分可调， DC、RF、磁控溅射 LPCVD—较少，高温，保型 电镀—厚金属膜
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
低压化学汽相淀积（LPCVD）
• 薄膜制备
– – – – 氧化、扩散 LPCVD、PECVD、APCVD、外延… 溅射、蒸发 离子注入+高温退火
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
氧化：
制备：干氧、湿氧、氢氧合成（水汽）、高压氧化 其他方法；LPCVD、溅射、阳极氧化等 注意：高掺杂浓度对氧化速率有影响-增加 在Si/SiO2界面有杂质再分布 -分凝效应 B-Si侧减少 P-Si侧增加
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
封装种类： 金属圆形封装、玻璃扁平封装、陶瓷 封装、塑料封装、无引线高密度 三维封装、倒装焊、柔性封装、局部 熔接封装 芯片级封装，真空封装、
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
•光刻：
作用：图形转移 光源：紫外光、X光、E-Beam、离子束、准分子 激光 光刻胶：正胶（所见所得）、负胶 分辨率、敏感性、粘附性、稳定性、 抗蚀性 剥离技术：光刻--溅射--剥离
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
光刻工艺流程
制版 清洗--HMDS底剂 涂胶 前烘 曝光—接触、接近、软接触、投影、直写 显影 检查 后烘
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
硅片制备
薄膜生长
光刻 刻蚀 划片、封装
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
硅片制备： 拉单晶 切片
直拉（CZ）、区融 滚圆、倒角
内圆切刀
磨片
抛光
化腐、CMP
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
参数要求： 直径、电阻率、掺杂类型、浓度 平整度、弯曲度、边缘轮廓、擦痕、尺寸 与晶向偏差、少子寿命、层错、位错、点 缺陷、重金属杂质浓度
MEMS工艺—集成电路工艺的ห้องสมุดไป่ตู้用
• 刻蚀—干法：物理（离子束）、物理化学（RIE） 湿法：化学 各向同性 各向异性 作用：实现所需图形 清除表面损伤 清除表面沾污 三维刻蚀 对象；Si、SiO2等介质、金属、GaAs等 参数：刻蚀速率、偏差、钻蚀、选择性、各向异 性、过蚀、特征尺寸控制、负载效应
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
低压，600~800度，热分解或化学反应 输运控制：低压，大自由程，表面反应 SiO2：800度，SiH4+O2，或TEOS热分解 PSG，BPSG：掺P 和B Si3N4：700度，SiH2Cl2+NH3 SiH4+NH3 POLY-Si：600度，SiH4热分解
优点：保型淀积，温度较低
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
定义：微机电系统是在微电子技术的基础上发展起来的， 融合了硅微加工、LIGA技术和精密机械加工等多种 微加工技术。这表明微电子技术是MEMS技术的重要 基础，微电子加工手段是MEMS的重要加工手段之一， 微电子中的主要加工手段均在MEMS制备中发挥极大 作用。包括：Si材料制备、光刻、氧化、刻蚀、扩 散、注入、金属化、PECVD、LPCVD及组封装等
外延 特点；单晶生长，同质外延，异质外延 批量生产 Si：SiCL4，SiH2Cl2，SiH4分解 温度：800~1200度 作用：获得所需厚度和掺杂的单晶硅层 自停止层 APCVD 常压制备 SiO2：SiH4+O2
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
等离子增强化学汽相淀积—PECVD 特点：低温200~400度，低压，保型 适于带低温材料的衬底 原理：RF产生等离子体，为化学反应提供能量 SiO2，SiN，SiON等材料
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
集成电路与MEMS器件特点比较：
集成电路：薄膜工艺； 制作各种晶体管、电阻电容等 重视电参数的准确性和一致性
MEMS：工艺多样化 制作梁、隔膜、凹槽、孔、密封洞、锥、针尖、弹簧 及所构成的复杂机械结构 更重视材料的机械特性，特别是应力特性
特点的不同导致对工艺的要求不同
常见材料腐蚀方法
SiO2：HF、NH4F Si3N4: H3PO4、HF Si：HNA(HNO3+HF+HAC（或水） Al：H3PO4
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
• 封装、组装 芯片制作的最后一道工序 中测 划片 粘片 压焊：超声、金丝球焊等 封装 检漏 要求：电连接可靠，可能的冷却，与芯片热匹配 寄生效应小
MEMS工艺—集成电路工艺的应用
功能比较：
IC：钝化、扩散掩蔽、介质、隔离层 MEMS：除上述功能外 牺牲层、结构层、刻蚀掩膜等
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扩散与离子注入
作用：掺杂导电 自停止层 P型：B N型；As、P 扩散：预扩、主扩 间隙式、替位式 气态源、液态源、固态源 掩膜-氧化硅、氮化硅 离子注入：B、BF、P等 退火：激活离子、恢复损伤