MEMS的主要工艺类型与流程
mems 工艺流程
mems 工艺流程MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微电子机械系统)是集成电路技术与微机械技术相结合的一种新型技术,能够将微小的机电结构、传感器、执行器和电路等集于一体,成为一种具有微小尺寸、高度集成度和多功能性的系统。
MEMS技术的广泛应用使得 MEMS 工艺流程愈发重要,下面我们将详细介绍 MEMS 工艺流程。
MEMS工艺流程主要分为六个阶段:晶圆准备、芯片前端加工、芯片背面加工、封装与封装测试、器件测试和后封测试。
第一阶段是晶圆准备阶段。
晶圆通常用硅(Si)材料,首先要清洗晶圆,去除表面的污垢,然后用化学气相沉积(CVD)方法在晶圆上生长一层二氧化硅(SiO2),形成绝缘层。
随后,还需要完成一系列的光刻步骤,即利用光刻胶和光掩模将图案转移到晶圆上,以形成预期的结构和形状。
第二阶段是芯片前端加工阶段。
这个阶段主要涉及到利用湿法和干法的化学刻蚀方法来去除不需要的材料,并在晶圆上的金属层中创造出微小的结构和连接线。
此外,还可以利用离子注入和扩散工艺来调整电阻、电导率或阈值电压等特性。
第三阶段是芯片背面加工阶段。
这个阶段主要涉及到将晶圆从背面进行背面研磨和化学机械抛光,以使芯片变得更加薄,并且可以通过背面晶圆连接器连接到其他系统。
第四阶段是封装与封装测试阶段。
此阶段的主要任务是将制造好的 MEMS 芯片进行封装,以保护并提供使其正常运行所需的外部连接。
封装的方法包括胶封、承载式封装和芯片柔性封装。
随后,对封装后的芯片进行测试以确认其性能和质量。
第五阶段是器件测试阶段。
在这个阶段,将芯片插入到测试设备中,对其进行各种电学、力学或物理特性的测试。
测试可以包括压力测试、温度测试、震动测试等,以验证 MEMS 芯片的性能和可靠性。
最后一个阶段是后封测试阶段。
在这个阶段,将经过器件测试的芯片进行再次封装,以保护芯片不受外界环境的影响,并进行最后的测试以确保其正常运行。
MEMS的主要工艺类型与流程
MEMS的主要工艺类型与流程(LIGA技术简介)目录〇、引言一、什么是MEMS技术1、MEMS的定义2、MEMS研究的历史3、MEMS技术的研究现状二、MEMS技术的主要工艺与流程1、体加工工艺2、硅表面微机械加工技术3、结合技术4、逐次加工三、LIGA技术、准LIGA技术、SLIGA技术1、LIGA技术是微细加工的一种新方法,它的典型工艺流程如上图所示。
2、与传统微细加工方法比,用LIGA技术进行超微细加工有如下特点:3、LIGA技术的应用与发展4、准LIGA技术5、多层光刻胶工艺在准LIGA工艺中的应用6、SLIGA技术四、MEMS技术的最新应用介绍五、参考文献六、课程心得〇、引言《微机电原理及制造工艺I》是一门自学课程,我们在王跃宗老师的指导下,以李德胜老师的书为主要参考,结合互联网和图书馆的资料,实践了自主学习一门课的过程。
本文是对一学期来所学内容的总结和报告。
由于我在课程中主讲LIGA技术一节,所以在报告中该部分内容将单列一章,以作详述。
一、什么是MEMS技术1、MEMS的概念MEMS即Micro-Electro-Mechanical System,它是以微电子、微机械及材料科学为基础,研究、设计、制造、具有特定功能的微型装置,包括微结构器件、微传感器、微执行器和微系统等。
一般认为,微电子机械系统通常指的是特征尺度大于1μm小于1nm,结合了电子和机械部件并用IC集成工艺加工的装置。
微机电系统是多种学科交叉融合具有战略意义的前沿高技术,是未来的主导产业之一。
MEMS技术自八十年代末开始受到世界各国的广泛重视,主要技术途径有三种,一是以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术;二是以德国为代表发展起来的利用X射线深度光刻、微电铸、微铸塑的LIGA( Lithograph galvanfomung und abformug)技术,;三是以日本为代表发展的精密加工技术,如微细电火花EDM、超声波加工。
MEMS器件的制作方法
MEMS器件的制作方法随着微纳米技术的发展,MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微电子机械系统)器件在各个领域中的应用不断扩大。
MEMS器件制作需要高精度加工工艺,下面将从制作流程、工艺步骤、设备及材料四个方面进行介绍。
制作流程MEMS器件的制作流程通常包括以下几个步骤:1.模板制作2.氧化硅层生长3.光刻制图4.反应离子刻蚀(RIE)5.辅助附加层制备6.模板蚀除7.处理后的器件释放根据具体的器件结构和加工要求,以上步骤可能会有所不同。
下面将对每个步骤进行详细介绍。
工艺步骤1. 模板制作制作MEMS器件首先需要制作出模板。
通常使用的材料有硅、石英和玻璃等。
其中,硅晶片是较为常见的一种选择。
制作模板的流程如下:1.取一块纯度高的硅晶片。
2.用光刻技术在硅晶片表面制作出相应的图形。
3.在图形覆盖的区域进行氧化处理,得到具有一定结构的氧化硅层。
4.利用反应离子刻蚀技术将不需要的氧化硅层刻蚀掉,得到带有结构的硅晶片。
2. 氧化硅层生长在模板制作完成后,需要进行氧化硅层的生长,其主要作用是保护下一步光刻过程中的细节部分和进行反应离子刻蚀时的保护作用。
实际操作中,利用化学气相沉积(CVD)或者热蒸发等技术在硅晶片表面均匀生长一层0.5–3厚度的氧化硅层。
3. 光刻制图在氧化硅层生长之后,通过光刻技术在氧化硅层上重复制图,以制备出所需的器件应用结构。
通常,光刻技术主要分为以下几个步骤:1.在硅晶片上涂覆光刻胶2.照射光刻胶3.清洗和蚀刻光刻胶4.对氧化硅层进行刻蚀4. 反应离子刻蚀在光刻制图之后,需要将氧化硅层刻蚀掉,从而形成MEMS器件的结构。
这一步骤采用反应离子刻蚀法,具体分为以下三个步骤:1.将硅晶片放置到反应离子刻蚀系统的刻蚀室内2.制备出刻蚀气体3.离子反应刻蚀5. 辅助附加层制备在刻蚀完氧化硅层之后,需要在MEMS器件上添加一层薄的金属,用于保护结构并增强其机械强度。
mems流程
mems流程MEMS(微机电系统)是一种集成了微电子、微机械和传感器技术的微型器件系统。
它的发展在各个领域都有着重要的应用,例如医疗、汽车、航空航天等。
本文将以MEMS的流程为主题,介绍MEMS的工作原理、制备过程以及应用领域,希望能够为读者对MEMS有一个更全面的了解。
一、MEMS的工作原理MEMS的工作原理是利用微纳加工技术将微电子元器件和微机械结构相互集成在一起。
其中,微电子元器件主要包括集成电路、传感器和执行器,而微机械结构则是通过微纳加工技术制造的微小结构,例如微弹簧、微镜片等。
通过对微电子元器件和微机械结构的组合,实现对外界信号的感知和控制。
二、MEMS的制备过程MEMS的制备过程主要包括四个步骤:设计、加工、组装和封装。
1. 设计:首先,根据应用需求设计MEMS的结构和功能。
设计过程中需要考虑微电子元器件和微机械结构的布局和尺寸,以及材料的选择。
2. 加工:加工是指通过微纳加工技术将设计好的结构实现在硅片上。
常用的加工技术包括光刻、薄膜沉积、离子刻蚀等。
这些加工技术可以精确地控制结构的尺寸和形状。
3. 组装:组装是将加工好的微机械结构和微电子元器件组合在一起。
这一过程需要精确的对位和连接技术,以确保各个组件之间的正常工作。
4. 封装:封装是将组装好的MEMS器件封装在保护壳中,以保护其内部结构免受外界环境的干扰。
封装过程中需要考虑器件的电气连接和热管理等问题。
三、MEMS的应用领域MEMS的应用领域非常广泛,下面将介绍几个典型的应用领域。
1. 医疗:MEMS在医疗领域的应用包括生物传感器、微型激光器、微型泵等。
这些器件可以用于监测生物参数、实现微创手术和药物输送等。
2. 汽车:MEMS在汽车领域的应用包括惯性传感器、压力传感器、气囊等。
这些器件可以用于车辆的稳定控制、安全监测和驾驶辅助等。
3. 航空航天:MEMS在航空航天领域的应用包括惯性导航系统、空气动力学传感器等。
这些器件可以用于飞行器的导航、姿态控制和空气动力学性能测试等。
mems晶圆生产工艺流程
mems晶圆生产工艺流程
(微机电系统)晶圆生产工艺流程主要包括以下几个步骤:
1. 硅晶圆准备:选择合适规格和类型的硅晶圆,进行表面擦洗,平整等前处理。
2. 板层薄膜堆叠:采用磊晶、化学气相沉积等工艺先后堆积表面绝缘膜、导电膜和衬底膜。
3. 光刻:利用掩模与光刻工艺在膜层上形成图案,包括掩模设计、外延、刻膜、冲洗等步骤。
4. 的蚀刻:利用光刻形成的图案为掩模,采用湿蚀刻或干蚀刻的方法对下层薄膜进行图案转印和刻蚀。
5. 件形成:采用的蚀刻、沉积或鳕割工艺在衬底上形成微型感应器、微调机电结构件等目标结构。
6. 封装测试:对制成的件进行封装和测试,选炼合格的产品。
7. 切割分离:将经过一系列工艺处理的晶圆按规格进行切割,将单个芯片和组件分离出来。
8. 包装:对分离好的芯片进行真空封装或封装成组件,完成产品生产流程。
mems制作流程
MEMS制作流程1. 概述微机电系统(MEMS)是一种集成了微小机械结构、传感器、执行器和电子电路等功能的微型系统。
MEMS制作流程是将设计好的MEMS器件从初始材料开始,通过一系列工艺步骤逐步加工形成最终的器件。
本文将详细介绍MEMS制作的主要步骤和流程。
2. 设计在开始MEMS制作之前,首先需要进行器件的设计。
设计过程包括确定器件的功能、尺寸、材料选择等。
常见的MEMS器件包括压力传感器、加速度计、陀螺仪等。
3. 基础材料准备在进行MEMS制作之前,需要准备一些基础材料,包括硅片(通常为单晶硅或多晶硅)、玻璃基板、金属薄膜等。
这些材料将用于制作MEMS器件的基底和结构。
4. 硅片清洗由于硅片表面容易被污染,因此在进行后续工艺之前需要对硅片进行清洗处理。
清洗过程通常包括去除有机物和无机盐等污染物。
5. 硅片表面涂覆为了实现特定的功能,需要在硅片表面涂覆一层薄膜。
常见的涂覆方法包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等。
涂覆的薄膜可以是金属、绝缘体或半导体材料。
6. 光刻光刻是MEMS制作中非常重要的步骤,用于定义器件结构的形状和尺寸。
光刻过程包括以下几个步骤: - 涂覆光刻胶:将光刻胶均匀涂覆在硅片上。
- 预烘烤:将硅片放入烘箱中进行预烘烤,使光刻胶变得更加坚固。
- 掩膜对位:将掩模与硅片对位,并使用紫外线曝光机将掩模上的图案转移到光刻胶上。
- 显影:使用显影剂去除未曝光区域的光刻胶。
- 后烘烤:将硅片放入烘箱中进行后烘烤,使已曝光区域的光刻胶更加坚固。
7. 干法刻蚀干法刻蚀是用于将硅片上的材料去除或改变形状的工艺步骤。
常见的干法刻蚀方法包括反应离子刻蚀(RIE)、高密度等离子体刻蚀(DRIE)等。
通过控制刻蚀时间和条件,可以实现不同形状和尺寸的结构。
8. 软件控制在MEMS制作过程中,软件控制起着重要的作用。
通过软件控制,可以精确地控制各个工艺步骤的参数,如温度、时间、气体流量等。
mems工艺
mems工艺
MEMS(微机电系统)是指将电子元器件和微机电技术结合起来,集成在一起的微型智能系统。
它是现代科技的重要组成部分,具有广泛的应用范围,如加速度计、压力传感器、惯性导航系统等领域。
其中MEMS工艺是制作微小器件的核心技术之一,下面就来介绍一下MEMS工艺。
1. 典型的MEMS工艺流程包括:制备、图案形成、光刻、腐蚀、衬底退火、封装等步骤。
其中,制备是预处理步骤,主要包括清洗和活化处理。
2. MEMS工艺中的图案形成是关键步骤,它通过制造掩模,将期望形状的板层沉积在硅衬底上,并表现出所需功能。
通常采用的方法有电子束光刻和光刻。
其中光刻是一种投影方法,将掩膜中图案通过紫外线照射投影到硅片上。
3. MEMS工艺中的腐蚀是制造微结构的一种方法。
它通常采用湿法或干法进行,湿法主要是通过氢氟酸溶解,而干法则是利用等离子体腐蚀,使硅片表面产生微细结构。
4. MEMS工艺中衬底退火是为了改善硅片的质量和性能。
它可以消除硅片的残留应力和缺陷,增强硅片的稳定性和可靠性。
5. MEMS工艺中的封装是保护微结构,避免其与环境接触。
它通常包括两种方法:微机械制造的封装和传统的封装。
综上所述,MEMS工艺是一种复杂的工艺流程,需要应用多种技术手段,在制造微小器件时具有重要的应用价值。
而且随着科技的不断进步,MEMS技术在未来将有更广阔的应用前景。
MEMS工艺体硅微加工工艺
MEMS工艺体硅微加工工艺1. 简介MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems),即微电子机械系统,是一种集成了电子、机械和光学等技术的微型设备。
MEMS工艺体硅微加工工艺是MEMS制造中最常用的一种工艺。
本文将介绍MEMS工艺体硅微加工的基本原理、工序以及常见的应用领域。
2. 工艺原理MEMS工艺体硅微加工工艺以单晶硅片作为主要材料,通过一系列的加工工序,制造出具有复杂结构和微尺寸的器件。
其工艺原理主要包括以下几个方面:2.1 单晶硅片制备单晶硅片是MEMS工艺体硅微加工的基础材料。
通过化学气相沉积(CVD)或磁控溅射等方法,在硅熔体中生长出单晶硅片。
然后,通过切割和抛光等工艺,将单晶硅片制备成规定尺寸和厚度的硅衬底。
2.2 光刻工艺光刻工艺是MEMS工艺体硅微加工中的重要步骤。
首先,将光刻胶覆盖在硅片表面。
然后,使用掩膜板,通过紫外光照射,使光刻胶发生化学反应,形成图案。
接着,将硅片浸泡在显影液中,去除未曝光的光刻胶。
最后,通过加热或暴露于紫外光下,固化已经显影的光刻胶。
2.3 甜蜜刻蚀甜蜜刻蚀是MEMS工艺体硅微加工中的关键步骤。
将制备好的硅片放置在刻蚀室中,通过控制刻蚀气体的流量、温度和压力等参数,使硅片表面发生化学刻蚀。
根据刻蚀深度和刻蚀特性的要求,可以选择不同的刻蚀方法,如湿法刻蚀、干法刻蚀等。
2.4 互连与封装互连与封装是MEMS工艺体硅微加工的最后环节。
通过金属薄膜沉积、光刻和腐蚀等工艺,将金属导线、引线等结构制作在硅片上,并与芯片上的电极进行连接。
同时,为了保护MEMS器件免受机械损伤和环境腐蚀,常常需要对其进行封装,通常采用薄膜封装或微结构封装等方法。
3. 工序流程MEMS工艺体硅微加工的工序流程会因具体的器件设计和制造要求而有所差异。
下面是一个典型的MEMS工艺体硅微加工的工序流程:1.单晶硅制备:通过CVD或磁控溅射等方法,制备出单晶硅片。
mems工艺流程
mems工艺流程MEMS(Micro-electro-mechanical Systems)是微电子机械系统的缩写,是由微型器件、电子、机械和流体动力学等领域组成的尖端技术。
MEMS工艺流程是制造MEMS器件的流程,下面将介绍一种常见的MEMS工艺流程。
首先,MEMS器件的制造通常是在硅衬底上进行的。
硅衬底可以通过切割、抛光等工艺得到合适的尺寸,并清洗干净以去除尘埃和杂质。
接下来,进行光刻工艺。
光刻工艺是一种先在衬底上涂敷光刻胶,然后使用光刻机进行曝光暴光的过程。
曝光光刻胶后,使用显影液将未曝光的光刻胶去除,得到所需图形的光刻胶层。
然后,进行刻蚀工艺。
刻蚀工艺是利用化学物质或物理方法去除光刻胶以外的材料。
刻蚀可以选择湿刻蚀或干刻蚀。
湿刻蚀是将衬底浸泡在特定的液体中,使光刻胶层以外的材料溶解。
干刻蚀是利用高能离子或化学气体等方法将衬底上光刻胶层以外的材料去除。
接着,进行沉积工艺。
沉积工艺是将一层薄膜沉积到刻蚀完的表面上。
通常使用物理气相沉积(PECVD)或磁控溅射等方法。
沉积的薄膜可以是金属、氮化物、二氧化硅等材料,用于增强或改变器件的电子或机械性能。
然后,进行结构释放工艺。
结构释放是将MEMS器件从衬底上释放出来,使其能够自由运动。
常用的结构释放方法有湿法腐蚀、干法刻蚀和玻璃剥离等。
在结构释放之前,通常要保留一些连接点,以便实现与外界的电子或机械连接。
最后,进行封装工艺。
封装是利用封装材料将MEMS器件封装起来,以保护其免受外部环境的影响,并提供与外部电路的连接。
常见的封装方法有粘接、熔融分子键合、蒸镀等。
封装后,通常还需要进行测试和质量控制,以确保器件的性能和可靠性。
以上就是一种常见的MEMS工艺流程。
当然,不同的MEMS 器件可能会有所差异,也会有其特定的工艺流程。
MEMS技术在无线通信、生物医学、汽车电子等领域有着广泛的应用,其制造工艺的精密性和复杂性要求高,是当今科技领域的热点研究方向之一。
MEMS的制造工艺是基本半导体工艺的
MEMS的制造工艺是基本半导体工艺的,主要包括以下6个步骤: 1.掺杂与退火; 2.氧化, 表面薄膜技术; 3.光刻;4.金属化:溅射与蒸发;5.腐蚀;6.净化与清洗。
接下来将详细介绍各个工艺流程:1.掺杂:IC掺杂用于改变其物理性质,MEMS掺杂用于改变其化学性质,而掺杂的主要形式包括注入和扩散。
扩散指在一定温度下杂质原子具有一定能量,能够克服阻力进入半导体并在其中做缓慢的迁移运动。
包括液态源扩散和固态源扩散。
而离子注入是杂质原子经高能粒子轰击离子化后经电场加速轰击硅片表面,形成注入层。
退火的作用主要是将掺杂层纵向推进,结构释放后消除残余应力,包括热退火,激光退火以及电子退火。
2. 表面薄膜技术:氧化是硅与氧化剂反应生成二氧化硅的过程。
化学气相淀积则是使用加热、等离子体和紫外线等各种能源,使气态物质经化学反应(热解或化学合成),形成固态物质淀积在衬底上。
相对的蒸发和溅射为物理气相淀积。
3. 光刻:是用辐照方式形成图形的方法。
是唯一不可缺少的工艺步骤,是一个复杂的工艺流程。
工艺过程:备片 清洗 烘干 甩胶 前烘 对准 曝光 显影 坚膜 腐蚀工艺等 去胶。
光刻三要素包括:光刻胶、掩膜版和光刻机。
4.金属化:蒸发和溅射是制备金属结构层和电极的主要方法。
是物理气相淀积的方法。
蒸发工艺利用经过高压加速并聚焦的电子束,在真空中直接打到源表面,将源蒸发并淀积到衬底表面形成薄膜。
溅射主要是惰性气体(Ar)在真空室中高电场作用下电离,产生的正离子被强电场加速形成高能离子流轰击溅射靶,靶(源)原子和分子离开固体表面,以高速溅射到阳极(硅片)上淀积形成薄膜。
5.腐蚀:选用适当的腐蚀剂,将掩膜层或衬底刻穿或减薄,以获得完整、清晰、准确的光刻图形或结构的技术。
分为:干法等离子体腐蚀和湿法腐蚀湿法化学刻蚀在半导体工艺中有着广泛应用:磨片、抛光、清洗、腐蚀。
优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低,但缺点是钻蚀严重、对图形的控制性较差。
mems制作流程
MEMS制作流程简介微机电系统(MEMS)是一种融合了机械、电子和计算机技术的微型集成系统。
它通过微纳加工技术制造微小的机械和电子元件,并将其集成在一个芯片上。
MEMS在传感器、执行器、光学部件等领域有着广泛应用。
本文将详细介绍MEMS的制作流程。
MEMS制作流程概述MEMS的制作流程可分为以下几个主要步骤:1.基片选择和清洗2.光刻图案定义3.定义图案的刻蚀或沉积4.释放和封装5.测试和验证接下来,我们将对每个步骤进行详细讨论。
基片选择和清洗在MEMS制作过程中,首先需要选择合适的基片材料。
常用的基片材料包括硅和玻璃。
选择基片材料时,需要考虑不同应用的要求,例如机械性能、热传导性能等。
选好基片后,需要对其进行清洗,以去除表面的污染物和杂质。
清洗过程通常包括机械清洗、化学清洗和离子清洗等步骤。
清洗后的基片表面应达到一定的光滑度和洁净度,以保证后续工艺的顺利进行。
光刻图案定义光刻是MEMS制作过程中非常关键的步骤,用于定义芯片上的微小结构。
光刻过程通常包括以下几个步骤:1.涂覆光刻胶:将光刻胶均匀涂覆在基片上,形成一层薄膜。
2.预烘烤:将涂覆的光刻胶进行烘烤,使其变得坚硬并去除其中的溶剂。
3.曝光:使用光刻机将光刻胶上的图案投影到基片上。
曝光时,光刻胶中的光敏剂发生化学反应,使得光刻胶在暴露区域变化。
4.显影:使用显影液去除暴露区域的光刻胶,形成所需的图案。
5.后烘烤:将显影后的基片进行烘烤,使光刻胶完全固化。
通过光刻的步骤,可以在基片表面形成所需的微小结构。
定义图案的刻蚀或沉积在进行光刻后,需要进一步定义芯片上的微小结构,通常是通过刻蚀或沉积的方式实现。
刻蚀和沉积是常用的工艺步骤,用于加工基片材料。
刻蚀刻蚀是将不需要的材料从基片表面去除的过程。
刻蚀过程通常使用等离子体刻蚀技术,通过等离子体和离子束对基片表面进行物理或化学刻蚀。
刻蚀方法包括湿法刻蚀和干法刻蚀等。
沉积沉积是将需要的材料堆积到基片表面的过程。
MEMS标准工艺介绍
处理材料:硅/硅键合要求:直径为100mm 的硅片,平整度小于2um;
硅/玻璃键合要求: 直
玻璃片,型号 Pyrex 7740。
键合条件:
电极 电压 0~ 2000 电极 电流 0~ 10mA 极板最 高温度 500℃ 温度均 匀性 +/-1% 温度控制 精度 +/-5% 卡盘压 力 0~ 2000mB 真空腔压力
处理材料: 符合进炉净化标准以及承受处理的温度,衬底材料直径 100mm ,厚度
400-1500um。 (1)高电阻率硼扩散工艺 条件 温度 950- 硼源 GS- 126 1150ºC 结深 0.1-0.5um 方块电阻 100欧姆/ 方块 设备 扩散炉
处理面数:双面 片数/批 : 最多48片 检 验:方块电阻偏差+/-5%,结深偏差+/-5% 状 态:可用
AIT 喷镀系统
AIT 挂镀系统
低成本的焊料凸点工艺 1.铝表面活化:用丙酮去除铝表面油污,在体积比为1:1的磷酸溶 液(8%)和氟硼酸铵(2%)中去除铝表面的氧化层。 2.二次浸锌:在锌酸盐中一次浸锌后,用50%的硝酸溶液去除锌层, 去离子水洗后,再进行二次浸锌。 3.化学镀镍:用水浴将化学镀镍溶液加热至90℃,将二次浸锌的晶 片浸入化学镀镍溶液中,20分钟后,取出,去离子水洗。 4.浸金:用水浴将浸金溶液加热至70℃,将化学镀镍的晶片浸入浸 金溶液溶液中,10分钟后,取出,去离子水洗,烘干。 5.焊料凸点的形成:用印刷的方法,在镍/金表面上印刷焊料,回流 形成焊料凸点。 6.焊料凸点尺寸:Φ250um。
mems 工艺follow
mems 工艺follow一、MEMS技术简介微机电系统(MEMS,Micro Electro Mechanical System)是一种集微电子和微机械于一体的先进技术。
它利用微纳米制造技术,将电子、机械、光学等元件集成在微型结构中,实现各种功能。
MEMS技术在信息技术、生物医学、航空航天等领域具有广泛应用前景。
二、MEMS工艺流程概述MEMS工艺流程主要包括以下几个阶段:1.薄膜制备:通过溅射、化学气相沉积(CVD)等方法在硅基底上生长薄膜。
2.光刻:利用光刻技术在薄膜上形成微米级结构。
3.刻蚀:采用湿法或干法刻蚀技术,将不需要的薄膜部分去除,形成三维微结构。
4.填充:在微结构中填充导电、绝缘或磁性材料,以实现特定功能。
5.封装:对MEMS器件进行封装,以保护微结构并提高可靠性。
6.测试与分析:对成品进行性能测试和结构分析。
三、各阶段工艺详解1.薄膜制备:常用的方法有溅射、化学气相沉积(CVD)等。
薄膜材料包括硅、氮化硅、氧化硅等。
2.光刻:采用光刻胶覆盖薄膜,然后通过紫外光曝光、显影和洗涤等步骤,在薄膜上形成微米级结构。
3.刻蚀:根据光刻胶的性质,采用湿法或干法刻蚀技术,将不需要的薄膜部分去除,形成三维微结构。
4.填充:根据器件需求,在微结构中填充导电、绝缘或磁性材料。
如金属导线、电介质层、磁性材料等。
5.封装:采用塑料、陶瓷等材料对MEMS器件进行封装,保护微结构并提高可靠性。
6.测试与分析:通过各种测试方法和仪器,对成品进行性能测试和结构分析,如电学、力学、光学性能等。
四、应用领域及前景MEMS技术在众多领域具有广泛应用,如通信、消费电子、生物医学、汽车电子、航空航天等。
随着技术的不断发展,MEMS器件在智能手机、物联网、智能家居等市场的需求将持续增长,预计未来市场规模将达到百亿美元。
五、我国MEMS产业现状与挑战我国MEMS产业发展迅速,但仍存在以下挑战:1.产业链不完整:相较于国际先进水平,我国在MEMS设计、制造、封装、测试等环节存在一定差距。
mems芯片制造流程
mems芯片制造流程一、引言mems芯片(Micro-Electro-Mechanical Systems)是一种微型电子机械系统,由微型传感器、微型执行器和微型电子电路组成。
mems 芯片的制造流程是一项复杂而精密的工艺,本文将详细介绍mems芯片的制造流程。
二、设计与模拟mems芯片的制造流程首先需要进行设计与模拟。
设计师根据芯片的功能需求和性能指标,使用计算机辅助设计软件进行mems芯片的结构设计和电路设计。
同时,通过模拟软件对mems芯片的运行情况进行仿真,以验证设计的可行性和优化设计方案。
三、掩膜制作掩膜制作是mems芯片制造的重要步骤之一。
通过光刻技术,将设计好的mems芯片结构图案转移到掩膜上。
首先,在掩膜上涂覆一层光刻胶,然后将掩膜对准芯片基片,暴光后,通过显影和清洗等步骤,将光刻胶的图案转移到基片上,形成光刻胶图案。
四、基片制备基片制备是mems芯片制造流程中的关键步骤。
基片通常选用硅片作为材料,通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等方法,在基片表面形成一层薄膜。
然后,使用光刻胶图案作为掩膜,在薄膜上进行刻蚀,形成mems芯片的结构。
五、器件加工器件加工是mems芯片制造流程中的核心环节。
通过湿法或干法刻蚀技术,将薄膜加工成所需的形状和尺寸。
同时,还需要使用离子注入、薄膜沉积等工艺,调整器件的性能和特性。
此外,还需要进行高精度的光刻、蚀刻、刻蚀等工序,以形成mems芯片的微结构。
六、封装与测试mems芯片的制造流程还包括封装与测试。
在封装过程中,将mems 芯片和电路芯片封装在一个封装盒中,并连接引脚,以保护芯片并方便与外部系统的连接。
测试是制造流程的最后一步,通过各种测试手段对mems芯片进行功能性能测试,以确保芯片的质量和可靠性。
七、总结mems芯片的制造流程是一项复杂而精密的工艺,需要经过设计与模拟、掩膜制作、基片制备、器件加工、封装与测试等多个步骤。
每个步骤都需要严格控制工艺参数和操作流程,以确保mems芯片的质量和性能。
MEMS器件的制作方法及MEMS器件与流程
MEMS器件的制作方法及MEMS器件与流程什么是MEMS器件MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)中文译作“微电子机械系统”,它是一种极小型、低功耗、高度集成的微机电器件,采用微电子加工工艺制作而成。
MEMS器件不仅具有微小体积和低功耗的特点,还具有高度的可靠性、可生产性和成本优势,广泛应用于惯性传感器、气体传感器、生物传感器、微泵、微阀、无线射频器等领域。
MEMS器件制作方法MEMS器件制作一般分为五个阶段:晶圆制备、表面处理、光刻、腐蚀和封装。
下面将对每个阶段进行详细阐述。
晶圆制备MEMS器件的制作通常采用硅晶圆为基板,晶圆制备是整个制作过程的第一步。
晶圆制备包括以下步骤:1.刺激掺杂(Doping):添加不同种类的杂原子到硅单晶中,控制晶体内部的电学性质,形成P型或N型材料。
2.清洗:将晶圆放入超纯水中清洗去除表面的污垢和残留物。
3.割晶:将大块硅单晶切割成薄片,保证晶格方向一致。
4.粗磨和细磨:对硅晶圆进行处理,使其表面平整。
5.氧化:在硅晶圆表面形成一层二氧化硅氧化膜,保护晶圆表面免受污染或损伤。
表面处理表面处理是指对硅晶圆表面进行化学或物理处理,以准备结构的定义。
常见的表面处理方式有以下几种:1.清洗:利用超纯水和有机溶液等清除表面的杂质,保持晶圆表面洁净。
2.烘烤:用于去除化学处理后的残垢和溶剂,一般在烘炉或烘箱中进行。
3.清除二氧化硅膜:通过化学腐蚀或刻蚀的方式去除晶圆上的二氧化硅膜。
光刻光刻是MEMS器件制作工艺中比较关键的一个步骤。
在这个步骤中,芯片表面被覆盖了一层称为光刻胶的物质。
光刻胶的化学性质使得其对紫外线具有不同的反应,晶圆上光学显微镜上方的掩膜被置于紫外线光源下方,向光刻胶中投射图形化学图案。
投射光的图形化学图案将使得光刻胶局部性质发生变化,然后进一步处理。
1.选择合适的掩膜2.涂覆光刻胶并旋转均匀3.热压辊使得光刻胶均匀压贴到硅晶上4.紫外线曝光5.开发6.检验腐蚀MEMS制造中的腐蚀是利用腐蚀性的化学液体来沿着在晶圆上部署的光刻图形剥去目标材料的步骤。
MEMS的主要工艺类型与流程
MEMS的主要工艺类型与流程MEMS(微机电系统)是一种将微型机械结构与微电子技术相结合的技术,具有广泛的应用前景,在传感器、加速度计、微流体器件等领域有重要的作用。
MEMS的制备过程包括几个主要的工艺类型和相应的流程,本文将详细介绍这些工艺类型和流程。
1.半导体工艺半导体工艺是MEMS制备中最常用的工艺类型之一、它借鉴了集成电路制造的技术,将MEMS结构与电路结构集成在一起。
半导体工艺的制备流程主要包括以下几个步骤:(1)硅片准备:选择高纯度的单晶硅片作为基底材料,通常使用化学机械抛光(CMP)等方式使其表面光滑。
(2)掩膜和光刻:使用光刻胶将掩膜图形转移到硅片表面,形成所需的结构图案。
(3)蚀刻:使用干法或湿法蚀刻技术去除光刻胶外部的硅片,仅保留需要的结构。
(4)沉积:在蚀刻后的硅片表面沉积不同材料,如金属、氧化物等,形成MEMS结构的各个层次。
(5)光刻:重复进行掩膜和光刻步骤,形成更多的结构图案。
(6)终结:最后,进行退火、切割等步骤,完成MEMS器件的制备。
2.软件工艺软件工艺是MEMS制备中的另一种主要工艺类型。
与半导体工艺不同,软件工艺使用聚合物材料作为主要基底材料,并采用热压、激光加工等方式形成MEMS结构。
软件工艺的制备流程主要包括以下几个步骤:(1)选择聚合物材料:根据应用需求选择合适的聚合物材料作为基底材料。
(2)模具制备:根据设计要求制作好所需的模具。
(3)热压:将聚合物材料放置在模具中,通过加热和压力使其形成所需的结构。
(4)取模:待聚合物冷却后,从模具中取出完成的MEMS结构。
3.LIGA工艺LIGA(德语为"Lithographie, Galvanoformung, Abformung"的首字母缩写)工艺是一种利用光刻、电沉积和模具制备的工艺方法,主要适用于高纵深结构的制备。
LIGA工艺的制备流程主要包括以下几个步骤:(1)光刻:使用光刻胶将掩膜图形转移到聚合物或金属表面,形成结构图案。
MEMS芯片、差压传感器和电子设备的制作方法
MEMS芯片、差压传感器和电子设备的制作方法一、MEMS芯片的制作方法MEMS(MicroElectroMechanical System)芯片是小型化电子设备的重要组成部分,可广泛应用于传感器、微机电系统、光电器件等方面。
MEMS芯片的制作主要包括以下几个步骤:1.1 前处理前处理是MEMS芯片制作的第一步,目的是准备芯片的基板。
基板材料种类较多,如硅基板、蓝宝石基板、玻璃基板等,其中以硅基板最为常用。
前处理主要包括基板清洗、氧化、光刻、蚀刻等步骤,以获得一个平整、无缺陷的基板表面。
1.2 薄膜沉积薄膜沉积是MEMS芯片制作的关键步骤之一,主要是通过化学气相沉积、物理气相沉积、溅射等方法,在基板上形成所需的薄膜材料。
薄膜材料种类较多,如二氧化硅、氮化硅、铝、铜等。
薄膜沉积的厚度及均匀性对MEMS芯片的性能影响极大。
1.3 工艺刻蚀工艺刻蚀是MEMS芯片制作的另一个关键步骤,主要是通过湿法或干法蚀刻方式,在薄膜上形成所需的结构。
湿法刻蚀采用化学液体腐蚀的方法,可以实现高精度、高平整度的表面加工;干法刻蚀利用高能离子轰击的方式,可以得到群小结构和高深比结构。
1.4 封装和后处理封装和后处理是MEMS芯片制作的最后一步,主要是将芯片和封装材料进行连接、固定,并进行必要的后处理。
封装材料种类较多,如环氧树脂、聚酰亚胺、铝等。
后处理包括去除残余污染物、粗糙度调整、表面处理等环节,以保证芯片性能的优良。
二、差压传感器的制作方法差压传感器是一种用于测量气体、液体两个点间压力差的传感器,主要应用于空调、汽车、工业自控等领域。
差压传感器的制作主要分为以下几个步骤:2.1 前处理前处理是差压传感器制作的第一步,目的是准备有良好表面质量的硅芯片。
前处理的关键是硅片抛光,以磨掉表面平整度差、表面缺陷等,从而得到表面平整度好的硅片。
2.2 沉积膜层沉积膜层是差压传感器制作的重要步骤之一,主要是采用化学气相沉积、热蒸发等方法,在硅芯片上形成所需的膜层。
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MEMS的主要工艺类型与流程(LIGA技术简介)目录〇、引言一、什么是MEMS技术1、MEMS的定义2、MEMS研究的历史3、MEMS技术的研究现状二、MEMS技术的主要工艺与流程1、体加工工艺2、硅表面微机械加工技术3、结合技术4、逐次加工三、LIGA技术、准LIGA技术、SLIGA技术1、LIGA技术是微细加工的一种新方法,它的典型工艺流程如上图所示。
2、与传统微细加工方法比,用LIGA技术进行超微细加工有如下特点:3、LIGA技术的应用与发展4、准LIGA技术5、多层光刻胶工艺在准LIGA工艺中的应用6、SLIGA技术四、MEMS技术的最新应用介绍五、参考文献六、课程心得〇、引言《微机电原理及制造工艺I》是一门自学课程,我们在王跃宗老师的指导下,以李德胜老师的书为主要参考,结合互联网和图书馆的资料,实践了自主学习一门课的过程。
本文是对一学期来所学内容的总结和报告。
由于我在课程中主讲LIGA技术一节,所以在报告中该部分内容将单列一章,以作详述。
一、什么是MEMS技术1、MEMS的概念MEMS即Micro-Electro-Mechanical System,它是以微电子、微机械及材料科学为基础,研究、设计、制造、具有特定功能的微型装置,包括微结构器件、微传感器、微执行器和微系统等。
一般认为,微电子机械系统通常指的是特征尺度大于1μm小于1nm,结合了电子和机械部件并用IC集成工艺加工的装置。
微机电系统是多种学科交叉融合具有战略意义的前沿高技术,是未来的主导产业之一。
MEMS技术自八十年代末开始受到世界各国的广泛重视,主要技术途径有三种,一是以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术;二是以德国为代表发展起来的利用X射线深度光刻、微电铸、微铸塑的LIGA( Lithograph galvanfomung und abformug)技术,;三是以日本为代表发展的精密加工技术,如微细电火花EDM、超声波加工。
MEMS技术特点是:小尺寸、多样化、微电子等。
(1)微型化:MEMS体积小(芯片的特征尺寸为纳米/微米级)、质量轻、功耗低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。
例如,一个压力成像器的微系统,含有1024个微型压力传感器,整个膜片尺寸仅为10mm×10mm,每个压力芯片尺寸为50μm×50μm。
(2)多样化:MEMS包含有数字接口、自检、自调整和总线兼容等功能,具备在网络中应用的基本条件,具有标准的输出,便于与系统集成在一起,而且能按照需求,灵活地设计制造更多化的MEMS。
(3)微电子化:采用MEMS工艺,可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或形成微传感阵列、微执行器阵列甚至把多种功能的器件集成在一起,形成复杂的微系统。
微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的微电子机械系统。
(4)MEMS技术适合批量生产:用硅微加工工艺在同一硅片上同时可制造出成百上千微型机电装置或完整的MEMS,批量生产可大大降低生产成本。
(5)多学科交叉:MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多学科,并集约当今科学发展的许多尖端成果。
2、MEMS研究的历史MEMS技术被誉为21世纪带有革命性的高新技术,它的诞生和发展是“需求牵引”和“技术推动”的综合结果。
随着人类社会全面向信息化迈进,信息系统的微型化、多功能化和智能化是人们不断追求的目标,也是电子整机部门的迫切需求。
信息系统的微型化不仅使系统体积大大减小、功能大大提高,同时也使性能、可靠性大幅度上升,功耗和价格却大幅度降低。
目前,信息系统的微型化不单是电子系统的微型化,如果相关的非电子系统小不下来,整个系统将难以达到微型化的目标。
电子系统可以采用微电子技术达到系统微型化的目标,而对于非电子系统来说,尽管人们已做了很大努力,其微型化程度远远落后于电子系统,这已成为整个系统微型化发展的瓶颈。
MEMS技术设计微电子、微机械、微光学、新型材料、信息与控制,以及物理、化学、生物等多种学科,并集约了当今科学技术的许多高新技术成果。
在一个衬底上将传感器、信号处理电路、执行器集成起来,构成微电子机械系统,是人们很早以来的愿望。
这个技术在1987年被正式提出,并在近10年来取得了迅速发展。
推动力可归纳为以下3点:(1)以集成电路为中心的微电子学的飞跃进步提供了基础技术。
在过去的40年中,集成电路的发展遵循摩尔定律,即按每3年特征尺寸减小0.7倍、集成度每3年翻一番的规律发展。
据分析,IC特征尺寸的指数减小规律还将继续10 ~ 20年。
目前,IC工艺已进入超深亚微米阶段,并可望到2012年达到0.05μm,将研制生产巨大规模集成电路(GSI集成度大于109)和单片系统集成(SOC)。
IC的发展将为研制生产MEMS提供坚实的技术基础。
(2)MEMS的发展始于20世纪60年代,是微电子和微机械的巧妙结合。
MEMS的基础技术主要包括硅各向异性刻蚀技术、硅/硅键合技术、表面微机械技术、LIGA技术等,已成为研制生产MEMS必不可少的核心技术。
尤其是20世纪90年代开发的LIGA技术,成功地解决了大深宽比光刻的难题,为研制开发三维微机械的加速度传感器、微型陀螺以及各类微执行器、微型构件如微马达、微泵、微推进器、微振子、微电极、微流量计等奠定了工艺技术基础。
(3)新材料、微机械理论、加工技术的进步,使得单片微电子机械系统正在变为现实。
由于MEMS技术的发展迅速,1987年决定把它从IEEE国际微机器人与过程操作年会分开,单独召开年会。
目前在美、日、欧三地每年轮回一次。
3、MEMS技术的研究现状我国MEMS的研究始于二十世纪八十年代末。
经过十多年的发展,我国在多种微型传感器、微型执行器和若干微系统样机等方面已有一定的基础和技术储备,初步形成了几个MEMS 研究力量比较集中的地区。
其中,北京大学所属微米/纳米加工技术重点实验室分部开发出4种MEMS全套加工工艺和多种先进的单项工艺,已制备出加速度计样品,并已开始为国内研究MEMS单位提供加工服务。
上海交通大学所属微米/纳米加工技术重点实验室分部可以提供非硅材料的微加工服务,如LIGA技术制作高深宽比微结构的基本加工技术、紫外深度光刻(UV-LIGA)、高深宽比微电铸和模铸加工、功能材料薄膜制备等。
电子部十三所研究的融硅工艺也取得了较大进展,制备出微型加速度计和微型陀螺样品。
1995年,国家科技部实施了攀登计划“微电子机械系统项目”(1995 ~ 1999)。
1999年,“集成微光机电系统研究”项目通过了国家重点基础研究发展规划的立项建议。
经过十年发展,我国已开展了包括微型直升飞机,力平衡加速度传感器、力平衡真空传感器、微泵、微喷嘴、微马达、微电泳芯片、微流量计、硅电容式微麦克风、分裂漏磁场传感器、集成压力传感器、微谐振器和微陀螺等许多微机械的研究和开发工作。
美国开发的基于MEMS光开关的路由器已经试用,预示着MEMS发展又一高潮的来临。
目前部分器件已经实现了产业化,如微型加速度计、微型压力传感器、数字微镜器件(DMD)、喷墨打印机的微喷嘴、生物芯片等,并且应用领域十分广泛。
1992 年“美国国家关键技术计划”把“微米级和纳米级制造”列为“在经济繁荣和国防安全两方面都至关重要的技术”。
美国国家自然基金会(NSF)把微米/纳米列为优先支持的项目。
美国国防部先进研究计划署(DARPA)制订的微米/纳米和微系统发展计划,对“采用与制造微电子器件相同的工艺和材料,充分发挥小型化、多元化和集成微电子技术的优势,设计和制造新型机电装置”给予了高度的重视。
日本在1992年启动了2.5亿美元的大型研究计划“微机械十年计划”。
在MEMS的重点研究单位UC Berkeley成立了由多所大学和企业组成的BSAC(Berkeley Sensor and Actuator)。
ADI公司看到了微型加速度计在汽车领域应用的巨大前景,通过引入表面牺牲层技术,并加以改造,使微型加速度计的商品化获得巨大成功。
美国在发展初期确定军事应用为主要方向,侧重以惯性器件为代表的MEMS传感器的研究;日本重点发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空间医疗微系统和微型工厂。
欧洲则重点发展μTAS(Micro Total Analysis System全微分析系统)或LOC(Lab on Chip芯片实验室)。
二、MEMS技术的主要工艺与流程1、体加工工艺体加工工艺包括去加工(腐蚀)、附着加工(镀膜)、改质加工(掺杂)和结合加工(键合)。
主要介绍腐蚀技术。
腐蚀技术主要包括干法腐蚀和湿法腐蚀,也可分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀。
(1)干法腐蚀是气体利用反应性气体或离子流进行的腐蚀。
干法腐蚀可以腐蚀多种金属,也可以刻蚀许多非金属材料;既可以各向同性刻蚀,又可以各向异性刻蚀,是集成电路工艺或MEMS工艺常用设备。
按刻蚀原理分,可分为等离子体刻蚀(PE:Plasma Etching)、反应离子刻蚀(RIE:Reaction Ion Etching)和电感耦合等离子体刻蚀(ICP:Induction Couple Plasma Etching)。
在等离子气体中,可是实现各向同性的等离子腐蚀。
通过离子流腐蚀,可以实现方向性腐蚀。
(2)湿法腐蚀是将与腐蚀的硅片置入具有确定化学成分和固定温度的腐蚀液体里进行的腐蚀。
硅的各向同性腐蚀是在硅的各个腐蚀方向上的腐蚀速度相等。
比如化学抛光等等。
常用的腐蚀液是HF-HNO3腐蚀系统,一般在HF和HNO3中加H2O或者CH3COOH。
与H2O相比,CH3COOH可以在更广泛的范围内稀释而保持HNO3的氧化能力,因此腐蚀液的氧化能力在使用期内相当稳定。
硅的各向异性腐蚀,是指对硅的不同晶面具有不同的腐蚀速率。
比如,{100}/{111}面的腐蚀速率比为100:1。
基于这种腐蚀特性,可在硅衬底上加工出各种各样的微结构。
各向异性腐蚀剂一般分为两类,一类是有机腐蚀剂,包括EPW(乙二胺,邻苯二酸和水)和联胺等。
另一类是无机腐蚀剂,包括碱性腐蚀液,如:KOH,NaOH,LiOH,CsOH 和NH4OH等。
在硅的微结构的腐蚀中,不仅可以利用各向异性腐蚀技术控制理想的几何形状,而且还可以采用自停止技术来控制腐蚀的深度。
比如阳极自停止腐蚀、PN结自停止腐蚀、异质自停止腐蚀、重掺杂自停止腐蚀、无电极自停止腐蚀还有利用光电效应实现自停止腐蚀等等。
2、硅表面微机械加工技术美国加州大学Berkeley分校的Sensor and Actuator小组首先完成了三层多晶硅表面微机械加工工艺,确立了硅表面微加工工艺的体系。
表面微机械加工是把MEMS的“机械”(运动或传感)部分制作在沉积于硅晶体的表面膜(如多晶硅、氮化硅等)上,然后使其局部与硅体部分分离,呈现可运动的机构。