MEMS工艺(9腐蚀技术)
mems 工艺
mems 工艺
MEMS 工艺，全称为微机电系统工艺，指的是将微型机械结构与电子元器件相结合，从而形成一种高度集成的混合技术。
在MEMS应用中，微机电系统工艺是制造小型器件的一种重要技术。
本文将围绕MEMS工艺讲解相关的步骤。
1. 原材料选择
在MEMS工艺中，需要选择一些适于制造微型器件的原材料。
这些材料通常需要具备以下几个特性：高精度、高硬度、高强度、高化学性能和良好的稳定性。
常用的MEMS材料有硅、氧化硅、玻璃等。
2. 制造微型结构
制造微型结构通常采用半导体加工技术，即利用光刻、蒸镀、刻蚀等方式将微型结构加工成所需形状。
比如，利用光刻技术可以将光刻胶涂覆到硅片上，而利用蒸镀技术可以在硅片上放置一层金属，从而实现金属电极的制造。
3. 封装
在制造完微型器件之后，需要对其进行封装，以保护其免受外界干扰和损坏。
一般采用微型结构封装的形式来封装MEMS器件，通常采用微型焊接、微型粘接等方式来实现。
4. 测试
对于MEMS器件的正常工作，需要对其进行严格的测试。
测试内容包括机械性能测试、电学测试、失效分析等。
通过测试来确定器件的良品率，并对不良的器件进行分析和处理。
总之，MEMS工艺是一种集成了微型机械结构与电子元器件的混合技术。
在制造MEMS器件的过程中，需要考虑多个因素，其中包括原材料选择、微型结构制造、封装和测试等步骤。
这些步骤相互关联，需要不断地优化和实验来找到最优的工艺路线。
mems工艺技术路线
mems工艺技术路线MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是一种将微电子技术与微机械技术相结合的新型技术，它能够在微米级别上制造出微小尺寸的机械结构。
MEMS技术在传感器、光学、生物医学等领域起着重要作用，因此MEMS技术的研究和发展受到了广泛关注。
MEMS工艺技术路线主要包括六个步骤：定义、制作图形、加工、建立结构、封装和测试。
首先是定义阶段，需要在硅片的表面上制作出所需的图形。
这一步主要依靠光刻技术，通过在硅片表面涂覆光刻胶，然后利用掩膜进行光阻曝光，再进行光刻胶的显影和刻蚀，最终形成所需图形。
这一步骤非常重要，也是MEMS工艺技术的核心。
接下来是制作图形阶段，即利用显影和刻蚀技术将所需图形转化为凹槽或凸起的结构。
这一步骤主要依靠湿法腐蚀和干法腐蚀技术来进行刻蚀，以形成所需的结构。
然后是加工阶段，需要对硅片进行剩余的加工处理。
这一步骤包括掺杂、扩散、沉积等工艺，以获得所需要的电学、磁学和光学特性。
建立结构阶段是通过层叠和结合不同材料形成完整的MEMS器件。
这一步骤需要利用薄膜沉积和刻蚀等工艺，将不同材料的层叠结合成为一体。
封装是将MEMS器件封装到特定的封装中，保护器件并提供良好的电气和机械性能。
这一步骤主要包括背面研磨、切割、粘接等工艺。
最后是测试阶段，对制造好的MEMS器件进行各种测试。
这一步骤主要包括电学测试、机械测试、光学测试等，以确保器件的性能符合设计要求。
总的来说，MEMS工艺技术路线是一个复杂而精细的过程，需要运用各种微加工和微细结构制造技术。
这一技术路线的研究与发展为MEMS技术的进一步应用和推广提供了重要的支持。
同时，MEMS工艺技术路线也需要不断地进行改进和创新，以适应不断发展的科技需求。
芯片MEMS工艺技术
芯片MEMS工艺技术MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是一种集成微小尺寸电子、机械和光学元件于芯片上的技术。
它的发展使得许多智能装备和传感器得以实现，并在无人驾驶汽车、无人机、智能手机等领域得到广泛应用。
MEMS工艺技术是将MEMS器件集成在芯片上的关键步骤，下面我们将详细介绍。
首先，MEMS工艺技术的第一步是芯片设计。
设计师需要将器件的功能需求转化为电路布图，并确定器件所需的最小尺寸和材料。
接下来，设计师需要使用专业的软件将电路图转化为布局，并进行模拟仿真以验证设计的正确性。
设计师还需要根据工艺要求对芯片进行划分，确定衬底和晶圆大小。
接下来，制作芯片的第一步是对晶圆进行清洁和涂层。
晶圆通常由硅材料制成，需要进行较严格的清洗以去除杂质和污染物。
然后，涂层技术将一层薄膜覆盖在晶圆表面上，以保护晶圆并提供后续工艺步骤所需的表面特性。
接下来，通过光刻技术在晶圆上制作图形。
光刻技术使用光敏胶和掩模板将光投射到晶圆上，并在光敏胶上形成图案。
然后，通过化学处理将曝光的区域与未曝光的区域区分开来，以形成所需的图形结构。
此过程的重点是对曝光和化学处理过程的控制，以确保图案的尺寸和位置的准确性。
随后，根据需要进行沉积和腐蚀步骤，以改变晶圆上的材料层。
沉积技术可以在晶圆上添加新的材料层，例如金属、聚合物或氧化物。
腐蚀技术则是通过化学反应将晶圆上的一部分材料去除，形成所需的结构。
这些步骤通常需要多次重复，以逐渐构建复杂的器件结构。
最后，进行测试和封装。
在MEMS制造过程的最后阶段，芯片需要进行严格的电学和机械测试来验证其性能。
测试包括电气性能、结构的运动范围和灵敏度等方面。
通过测试后，芯片需要进行封装，以保护芯片上的器件，并为其提供电连接。
封装也可以提供机械支撑和环境保护。
总结而言，MEMS工艺技术是一项复杂的制造过程，需要准确的设计和精确的控制。
它的发展为各种智能装备和传感器的实现提供了可能，推动了现代科技的发展。
MEMS工艺(9腐蚀技术)
1.KOH system
溶剂：水，也有用异丙醇(IPA) 溶液：20% - 50% KOH 温度： 60 – 80º C 速率：~1um/分钟 特点：镜面，易于控制，兼容性差
Si H 2O 2KOH K 2 SiO3 2H
2
KOH的刻蚀机理
2.EDP system
腐蚀技术概述
因为缺乏对工件形状的控制手段，各向同性腐蚀 在微加工生产中总是很难达到技术要求
体硅腐蚀包括:各向异性腐蚀和 各向同性腐蚀
各向异性腐蚀的不足：
腐蚀速率比各项同性腐蚀慢，速率仅能 达到1um/min 腐蚀速率受温度影响 在腐蚀过程中需要将温度升高到100℃左 右，从而影响到许多光刻胶的使用
薄膜残余应力问题
薄膜应力引起结构破裂的问题，主要分为两 大类：
第一类是制造过程的残留热应力、高温淀积后回 归常温，由于热膨胀系数不同所产生的残留热应 力；这种残留热应力可由高温退火的方式达到一 定消除；
第二类是薄膜间因膨胀系数不同造成的残余应力
凸角腐蚀补偿
凸角腐蚀是指在硅岛或硅梁的腐蚀成型过 程中，凸角部分被腐蚀掉的现象，体硅各 向异性腐蚀时经常出现，这是因为对(100) 晶面的硅片体硅腐蚀时，凸角的边缘与[110] 方向平行，而腐蚀液对此方向的腐蚀速度 较快。若要腐蚀出带凸角的整齐的台面结 构，必须采取凸角补偿。
2 、重掺杂自停止腐蚀技术
KOH对硅的腐蚀在掺杂浓度超过阈值浓 N0(约为5×1019CM-3)时，腐蚀速率很小， 轻掺杂与重掺杂硅的腐蚀速率之比高达数 百倍，可以认为KOH溶液对重掺杂硅基本 上不腐蚀。
高掺杂硼有两个缺点：
与标准的CMOS工艺不兼容
导致高应力，使得材料易碎或弯曲
重掺杂硼的硅腐蚀自停止效应比重掺杂磷的 硅明显，所以工艺中常采用重掺杂硅作为硅 腐蚀的自停止材料。
mems硅微加工技术
mems硅微加工技术
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是一种将微型机
械元件、微型传感器、微型执行器和微型电子元件集成在一起的技术。
MEMS硅微加工技术是制造MEMS器件的关键技术之一，它主要
包括光刻、腐蚀、沉积、离子注入、热处理等步骤。
首先，光刻是MEMS硅微加工技术中的重要步骤之一。
通过光刻
技术，可以在硅片上制作出微细的图案和结构，为后续的加工步骤
奠定基础。
其次，腐蚀技术是利用化学溶液对硅片进行局部腐蚀，
形成所需的微结构和微孔洞。
而沉积技术则是在硅片表面沉积金属、氧化物或多晶硅等材料，用于制作电极、传感器和执行器等部件。
离子注入是通过控制离子注入的能量和剂量，改变硅片的导电
性能和机械性能，实现器件的性能调控。
热处理则是通过高温处理，使得材料的晶格结构发生改变，从而改善器件的性能和稳定性。
除了上述技术，MEMS硅微加工还涉及到表面微纳米加工、微结
构的制备和封装技术等。
通过这些技术的综合应用，可以实现微型
机械元件和微型传感器的高精度制造和集成，从而推动MEMS技术在
加速计、压力传感器、微型惯性器件等领域的应用。
总的来说，MEMS硅微加工技术是一项复杂而又精密的技术，它为微型机械系统的制造提供了重要的技术支持，也为微型传感器和执行器的集成提供了关键的工艺手段。
随着技术的不断进步，相信MEMS硅微加工技术将会在更多领域展现出其巨大的潜力和价值。
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湿法腐蚀释放工艺研究的开题报告
MEMS湿法腐蚀释放工艺研究的开题报告
题目：MEMS湿法腐蚀释放工艺研究
摘要：MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) 是微电子机械系统的缩写，指的是把微型机械制造技术和微电子制造技术相结合，制造出能够感知、处理、存储、输出信息的微型机械系统。
湿法腐蚀释放是MEMS 制造过程中的重要技术之一，本文将对 MEMS 湿法腐蚀释放工艺进行研究。
内容：
1. MEMS 制造技术简介
2. MEMS 湿法腐蚀释放工艺原理与分类
3. MEMS 湿法腐蚀释放工艺的关键技术及其应用
4. 湿法腐蚀释放工艺参数优化研究
5. 实验结果与分析
6. 讨论与结论
研究意义：MEMS 技术在生产制造、生命科学、环境检测、军事领域等多个行业有广泛的应用，其中湿法腐蚀释放作为 MEMS 技术中的核心制造技术之一，对 MEMS 的可制造性和出货率有着重要的影响。
通过对 MEMS 湿法腐蚀释放工艺进行研究，可优化 MEMS 制造流程，提高MEMS 制造效率和产品质量，具有重要的实际应用价值。
关键词：MEMS，湿法腐蚀释放，制造技术，参数优化。
MEMS工艺(9腐蚀技术)
腐蚀技术是MEMS工艺中的关键步骤之一，通过控制材料的去除过程， 可以实现微纳结构的高精度制造。
03
强调本次汇报的重点
本次汇报将重点介绍MEMS工艺中的9种腐蚀技术，包括其原理、特点、
应用及发展趋势。
汇报范围
01
02
03
04
腐蚀技术种类
本次汇报将涵盖湿法腐蚀、干 法腐蚀、电化学腐蚀、光化学 腐蚀、等离子体腐蚀、反应离 子腐蚀、深反应离子腐蚀、激 光腐蚀和微细电火花腐蚀等9 种腐蚀技术。
mems工艺定义
MEMS工艺
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）工艺是一种微机电 系统技术，它结合了微电子技术和机械工程技术，通过微米级甚至 纳米级的制造精度，制造出具有特定功能的微型器件和系统。
9腐蚀技术
9腐蚀技术是MEMS工艺中的一种重要技术，它利用特定的腐蚀液 对材料进行选择性腐蚀，从而实现对微型结构的精确加工和制造 。
结合纳米压印、纳米光刻等技术， 实现纳米级别的微结构加工，应用 于生物芯片、光学器件等领域。
05
9腐蚀技术优势与不足
优势分析
01
02
03
高精度制造
9腐蚀技术能够实现高精 度的MEMS器件制造，满 足复杂结构和微小尺寸的 需求。
批量化生产
该技术适用于批量化生产， 能够提高生产效率，降低 成本。
兼容性强
在未来发展中，9腐蚀技术需要不断改 进和完善，提高生产效率、降低成本、 拓展应用领域，以适应MEMS市场的不 断变化和发展需求。同时，也需要与其 他MEMS制造技术相互补充和融合，形 成更加完善的MEMS制造体系。
06
9腐蚀技术改进方向及前景展望
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刻蚀工艺
mems刻蚀工艺
MEMS刻蚀工艺是一种制造微电子和微机械装置的技术。
其流程大致如下：
首先，需要进行图形设计，这一步是将设计的电路图案转移到掩模上，以便在硅片上刻出相应的图形。
然后，进行涂胶和曝光。
在硅片表面涂上一层光敏胶，然后使用紫外线或其他光源照射掩模，使光敏胶曝光。
未曝光的光敏胶会被洗去，而曝光的部分则会保留下来。
接着，进行刻蚀和去胶。
使用化学试剂或等离子体对硅片进行刻蚀，以形成电路图案。
刻蚀结束后，需要将剩余的光敏胶去胶，露出已经刻蚀好的电路。
在整个MEMS刻蚀工艺中，选择合适的刻蚀工艺和参数非常重要。
例如，干法刻蚀和湿法刻蚀是两种常用的刻蚀方法。
干法刻蚀具有各向异性刻蚀的优点，即只在垂直方向上刻蚀，适用于制作细线条图形。
湿法刻蚀则具有表面均匀性好、对硅片损伤少等优点，适用于大规模生产。
另外，为了保护电路不受腐蚀，需要在刻蚀过程中使用保护涂层。
这些涂层需要具有良好的附着力，并且不会破坏下面的敏感特征。
目前正在开发多层涂层系统，以保护在MEMS设备制造过程中使用的晶圆不受腐蚀。
以上就是MEMS刻蚀工艺的大致流程，希望能对您有所帮助。
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MEMS加工工艺
MEMS技术的加工工艺微机械加工工艺分为硅基加工和非硅基加工。
下面主要介绍体加工工艺、硅表面微机械加工技术、结合加工、逐次加工、另外单独一章介绍LIGA技术。
下图是微机械加工工艺的流程落图。
（一）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。
MEMS工艺(4体硅微加工技术).讲义
1.KOH system
溶剂：水，也有用异丙醇(IPA) 溶液：20% - 50% KOH 温度： 60 – 80º C 速率：~1um/分钟 特点：镜面，易于控制，兼容性差
Si H 2O 2KOH K 2 SiOቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2H
2
2.EDP system
EPW [NH2(CH2)2NH2乙二胺，C6H4(OH2)2 (邻苯二酚)，H2O] 特点：蒸 气有毒，时效较差， P+选择性好
MEMS工艺—— 硅微加工工艺（腐蚀）
梁 庭
3920330(o) Liangting@
内容
腐蚀工艺简介 湿法腐蚀 干法刻蚀 其他类似加工工艺
腐蚀工艺简介
腐蚀是指一种材料在它所处的环境中由于另一种材料的作 用而造成的缓慢的损害的现象。然而在不同的科学领域对 腐蚀这一概念则有完全不同的理解方式。 在微加工工艺中，腐蚀工艺是用来“可控性”的“去除” 材料的工艺。
3、N2H4 （联氨、无水肼）
为有机、无色的水溶液，具有很强的毒性及挥发 性，在50oC以上就会挥发，故操作时需在良好装 置下及密闭容器中进行。 其优点包括相容于IC制程，对于氧化硅(SiO)及氮 化硅(SiN)等介电材料蚀刻率 低，Ti、Al、Cr、Au 及Pt等金属也无明显蚀刻反应，Ti和Al是目前最 常用的金属材料，蚀刻时不需有其它的保护层， 降低了制程的复杂性。
腐蚀工艺简介——腐蚀工艺重要性
大部分的微加工工艺基于“Top-Down”的加 工思想。 “Top-Down”加工思想：通过去掉多余材料 的方法，实现结构的加工。（雕刻——泥 人） 作为实现“去除”步骤的 腐蚀工艺是形成特定平面 及三维结构过程中，最为 关键的一步。
MEMS湿法腐蚀工艺和过程(DOC 99页)
MEMS湿法腐蚀工艺和过程(DOC 99页)第8章 MEMS湿法腐蚀工艺和过程David W. Burns摘要：通过光刻胶或硬掩膜窗口进行的湿法化学腐蚀在MEMS器件制造的许多工艺过程中大量存在。
本章针对400多种衬底和淀积薄膜的组合介绍了800多种湿法腐蚀配方, 着重介绍了在大学和工业界超净间中常见的实验室用化学品。
另外给出了600多个有关选择或开发制造MEMS器件的新配方的文献。
也给出了近40个内部整合的材料和腐蚀特性的图表，方便读者迅速寻找和比较这些配方。
有关目标材料和腐蚀特性的缩略语为方便比较都进行了统一。
腐蚀速率和对其他材料的腐蚀选择性也给出了。
除了重点讨论在MEMS领域常用的硅和其他常用材料外，III-V化合物半导体和更新的材料也有涉及。
本章讨论主题涉及湿法腐蚀原理与过程；整合湿法腐蚀步骤的工艺方法；湿法腐蚀过程的评估和开发及侧重安全的设备和向代工厂转移的预期；氧化物，氮化物，硅，多晶硅，和锗各向同性腐蚀；标准金属腐蚀；非标准绝缘介质，半导体和金属腐蚀；光刻胶去除和硅片清洗步骤；硅化物腐蚀；塑料和聚合物刻蚀；硅各向异性刻腐蚀，体硅和锗硅自停止腐蚀；电化学腐蚀和自停止；光助腐蚀和自停止；薄膜自停止腐蚀；牺牲层去除；多孔硅形成；用于失效分析的层显；缺陷判定；针对湿法化学腐蚀的工艺和过程，给出了几个实际的案例。
对器件设计人员和工艺研发人员，本章提供了一个实际和有价值的指导，以选择或发展一个对许多类型MEMS和集成MEMS器件的腐蚀。
D．W．BurnsBurns Engineering, San Jose, CA, USAe-mail:dwburns@8.1引言很少有微机械化或集成化的器件是在没有进行一些湿法化学处理的情况下开发或制造的。
不管器件是否是电气的，机械的，电子的，集成的，光学的，光电子学的，生物的，聚合的，微流控的传感器或执行器，有关这些器件的制造工艺或过程的替换决定将对最终的技术和商业成功有重要影响。
MEMS工艺技术
MEMS工艺技术MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是一种将微型机械、电子元件和传感器集成在一起的技术，它具有体积小、功耗低、性能优良等优势。
MEMS工艺技术是制造MEMS器件所需的工艺流程，下面将介绍一下MEMS工艺技术的主要内容。
首先是薄膜沉积技术。
由于MEMS器件的尺寸很小，因此需要采用薄膜沉积技术来制造薄膜结构。
常见的薄膜沉积技术有化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等。
CVD采用气体在一定条件下发生化学反应，产生固态薄膜，常用于制备多晶硅和二氧化硅等材料。
PVD则是利用高能量粒子轰击靶材，使靶材的原子或分子从靶表面剥离，随后沉积在基片上形成薄膜。
其次是光刻技术。
光刻是MEMS工艺中的重要步骤，用于制作图案。
它利用紫外光照射感光胶，在感光胶上形成图案，然后通过后续的腐蚀或沉积等工艺步骤将图案转移至基片上。
光刻技术需要借助于掩膜，即光刻胶膜上的透光性与所需图案的形状相对应，通过控制光刻胶膜的曝光和显影，就能制作出所需的图案。
另外一个重要的工艺是湿法腐蚀。
湿法腐蚀是对特定区域的材料表面进行腐蚀，形成所需的结构。
常用的湿法腐蚀液有氢氟酸、氢氧化钠等，通过控制腐蚀时间和温度，可以得到所需的结构形状。
此外，还有离子注入、金属沉积、表面湿化等工艺，这些工艺技术在MEMS器件的制造中都起到了重要的作用。
离子注入用于改变材料的性质，比如使其导电性变化；金属沉积常用于制作电极和连接器；表面湿化用于改变材料表面的能量特性。
综上所述，MEMS工艺技术是制造MEMS器件所必需的技术，涵盖了薄膜沉积、光刻、湿法腐蚀等多个工艺步骤。
这些工艺技术的运用，使得MEMS器件具备了体积小、功耗低、性能优良等优势，广泛应用于生物医学、环境监测、智能手机等领域。
随着微纳技术的不断发展，相信MEMS工艺技术也将不断完善，为制造更加先进的MEMS器件提供更多可能。
第5章_MEMS工艺
表面微加工过程特点：
添加——图形——去除 添加：薄膜沉积技术 图形：光刻 去除：腐蚀技术 表面微加工和IC工艺的区别：形成机械结构！
硅表面微机械加工是微机械器件完全制作 在晶片表面而不穿透晶片表面的一种加工 技术。 一般来讲，微机械结构常用薄膜材料层来 制作，常用的薄膜层材料有：多晶硅、氮 化硅、氧化硅、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼硅 酸玻璃(BSG)和金属。
LPCVD采用SiO4,O和PH3
PECVD应用SiH4,N2O和PH3或四乙原硅 酸盐，三甲磷酸盐淀积而成。
8、金属薄膜的微机械加工
有许多金属薄膜用于微机械加工，它们用作 导线、电阻、微机械元件、传感元件等。铝 在传统集成电路制造中应用十分普遍，迄今 为止，也是大部分半导体制造设备中最常用 的金属，并在微机械加工中大量应用。 金属淀积工艺有许多种，包括电热蒸镀、电 子束蒸镀、溅射、磁控溅射淀积、CVD、激 光辅助CVD和电淀积 。
天然氧化物 （热） 1，100℃ SiO2 一致 良好 2．2 1．46 300（压） 10
40
6
3
3
3
3、氮化硅
氮化硅是一种非常有用的电介质材料，但只 能用沸腾的磷酸（H3PO4混合物）才能进行 有效湿法腐蚀，所以通常需要用等离子腐蚀 来成形。 氮化硅可用作钝化层（对H2O和碱性离子有 很好的阻挡作用），电容电介质、结构材料 并可作为腐蚀和选择性氧化硅的掩膜。
表面微加工技术存在着三个主要的 力学问题：
⑴层间黏附；
⑵界面应力；
⑶静态阻力
界面应力
在双层结构中有三种典型的应力
1.材料的热膨胀系数不匹配引起的
MEMS器件湿法腐蚀工艺均匀性的提升技术
MEMS器件湿法腐蚀工艺均匀性的提升技术
闾新明;姚阳文
【期刊名称】《电子工艺技术》
【年(卷),期】2024(45)3
【摘要】针对湿法腐蚀工艺下晶圆面内均匀性大于5%、湿法工艺无法兼容低成本和高质量的难点,研究了湿法工艺各个参数对片内均匀性的影响。
分别讨论了腐蚀槽温度、晶圆进出腐蚀槽时间、晶圆出腐蚀槽到进水槽的时间间隔以及腐蚀槽循环流量对8英寸晶圆腐蚀均匀性的影响。
综合单一因素对比结果,确认了优化后8英寸MEMS电容式麦克风的湿法腐蚀工艺条件。
优化后,晶圆片内均匀性可以由原来的6.17%提升到3.47%,突破了晶圆内大面积湿法腐蚀片内均匀性大于5%的难点。
麦克风重要特征参数吸合电压良率也从原来的91%提升到99%,满足规模化大批量生产的要求,为后续器件性能提升提供了新的研究思路。
【总页数】4页(P17-20)
【作者】闾新明;姚阳文
【作者单位】芯联集成电路制造股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN305
【相关文献】
1.一种从器件三维实体到工艺版图的MEMS CAD技术
2.MEMS器件牺牲层腐蚀释放技术研究
3.RF-MEMS器件及其关键工艺技术
4.石英MEMS传感器湿法刻蚀工艺及设备制造技术研究
5.MEMS器件制造工艺中的高深宽比硅干法刻蚀技术
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mems主要工艺
mems主要工艺MEMS（微机电系统）主要工艺是一种将微型机械结构与电子元件集成在一起的技术。
它通过制造微米级的机械结构和集成电路，实现了传感器、执行器和微型系统的功能。
MEMS主要工艺包括以下几个方面。
首先是材料选择和加工。
MEMS主要使用的材料有硅、玻璃、陶瓷、金属等。
这些材料具有良好的机械性能和化学稳定性，适合微型加工。
MEMS的加工技术主要包括光刻、薄膜沉积、湿法腐蚀、离子注入等。
这些技术能够实现微米级的结构制造。
其次是微加工技术。
MEMS的制造过程主要是通过微加工技术来实现的。
微加工技术包括光刻、薄膜沉积、湿法腐蚀、离子注入等。
光刻是将光敏材料暴露在紫外线下，通过光影效应形成图案，然后进行腐蚀或沉积等处理。
薄膜沉积是将薄膜材料沉积在基底上，形成所需的结构。
湿法腐蚀是通过溶液对材料进行腐蚀，形成微结构。
离子注入是将离子注入材料中，改变材料的性能。
其次是封装技术。
MEMS器件制造完成后，需要进行封装，以保护器件并提供连接接口。
封装技术主要包括封装材料的选择和封装工艺的设计。
常用的封装材料有环氧树脂、硅胶等。
封装工艺包括封装结构设计、封装材料的选择、封装工艺的优化等。
最后是测试和可靠性验证。
制造完成的MEMS器件需要进行测试和可靠性验证，以确保其正常工作和长期稳定性。
测试主要包括功能测试、性能测试和可靠性测试。
功能测试是检测器件是否能够实现设计的功能。
性能测试是评估器件的性能指标。
可靠性测试是评估器件在长期使用过程中的稳定性和可靠性。
MEMS主要工艺包括材料选择和加工、微加工技术、封装技术以及测试和可靠性验证。
这些工艺的应用使得MEMS能够实现微型化、集成化和高性能化的特点，广泛应用于传感器、执行器和微型系统等领域。
通过不断改进工艺技术，可以进一步提高MEMS器件的性能和可靠性，推动MEMS技术的发展。
MEMS工艺讲义
MEMS工艺讲义MEMS技术是一种利用微纳米加工技术制造微型机械系统的技术。
这种技术在生产过程中，将先进的微电子技术、微加工工艺和制造技术相结合，以实现对微型机械系统的制造。
它广泛应用于人类生活的各个领域，例如医疗检测、计算机、通信、生物医疗、环境检测等领域。
本文将介绍MEMS的工艺过程。
MEMS制造技术主要分为三个步骤，分别是芯片制造、表面加工和封装。
具体而言，在芯片制造部分，主要是利用微电子加工技术来制造硅晶片等材料的基片。
在这个过程中，反复进行投影光刻、氧化和刻蚀等步骤，将微细的结构形状逐渐雕刻出来。
这个过程中，需要使用到物理和化学的反应过程，对芯片表面进行微细加工。
其中，最重要的是投影光刻技术，这个技术是利用光去逐渐剥离出细小的结构。
在表面加工环节，MEMS的制造遵循一样的制造工艺，通常涉及到湿法腐蚀、干法腐蚀、染色、表面处理等技术。
这些加工可以进行到其中一个芯片的特定区域，并且有助于减小MEMS芯片的波纹度、便于微小结构的制造。
在封装过程中，最关键的是将制作好的微型器件较好地保护，以避免受到因未知环境产生的磨损或噪音等影响。
通常，MEMS器件剩余的背景片需被凿短至可被封装，然后门径将封装、存储、供能电池以及不同模块重新组合在一起，以完成整体器件。
总之，MEMS工艺流程是一个技术密集型、高度精细的过程，在整个制造过程中，无论是在芯片制造还是表面加工和封装过程中，都需要严格按照规定的加工流程和标准去完成各个环节。
只有这样才能保证制作出的微型器件的质量和性能完全符合设计要求，一方面，增强了远距离控制机器、电子设备和各种通信设备的功能性能，同时又可显着地减少采集数据时的时间和成本。
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。
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1.KOH system
KOH是目前在微机电领域中最常使用的非等 向蚀刻液，为一碱金属之强碱蚀刻液，其金 属杂质会破坏CMOS的氧化层电性，所以不 兼容于IC制程； 但因其价格低廉、溶液配制简单、对硅(100) 蚀刻速率也较其它的蚀刻液为快，更重要的 是操作时稳定、无毒性、又无色，可以观察 蚀刻反应的情况，是目前最常使用的蚀刻液 之一。
在物理腐蚀方法中，利用放电时所产生的高能 惰性气体离子对材料进行轰击，腐蚀速率与轰 击粒子的能量、通量密度以及入射角有关； 在化学腐蚀中，惰性气体（如四氟化碳）在高 频或直流电场中受到激发并分解（如形成氟离 子），然后与被腐蚀材料起反应形成挥发性物 质； 在物理化学结合的方法中，既有粒子与被腐蚀 材料的碰撞，又有惰性气体与被腐蚀材料的反 应。
Ethylenedamine 为有机淡黄色溶液，加入 pyrocatochol后颜色会变成暗褐色，随着反应的进 行，颜色会加深，故不易观察蚀刻表面的反应过程， 蚀刻速率也会改变，这是因为蚀刻液接触到空气中 的氧氧化所引起，此一氧化过程会使得化合物 pyrazine (C4H4N2)增加而改变其蚀刻速率； EDP不具碱金属离子，可与IC制程相容，且对蚀刻 停止所需的硼掺杂浓度较低，大约为7 x 1019 离子 /cm-3，但是EDP具有毒性，蚀刻操作温度须在摄 氏一百多度，危险性较高，操作及废液处理的困难 度亦较高，故在一般微机电制程中不常使用。
5、 P－N 结自停止腐蚀
（1）电钝化腐蚀： 各向异性腐蚀液
（2）PN结自停止：
N-Si
P-Si
腐蚀保护技术
如果硅晶片表面已经形成一些图案，其中 部分薄膜会被腐蚀液所影响，所以必须利 用腐蚀保护技术来保护已完成的结构。 目前常用的保护技术有两种：
一是制作夹具或用胶将整个面保护住；
另一种是淀积氮化硅将正面包住，待背后腐蚀 完后再将氮化硅去除
硅刻蚀的技术是将被腐蚀材料先氧化，然 后由化学反应使其生成一种或多种氧化物 再溶解。
在同一腐蚀液中，由于混有各种试剂，所 以上述两个过程是同时进行的。
体硅各向异性腐蚀 是利用腐蚀液对单晶硅不同晶向腐蚀速 率不同的特性，使用抗蚀材料作掩膜， 用光刻、干法腐蚀和湿法腐蚀等手段制 作掩膜图形后进行的较大深度的腐蚀。 机理：腐蚀液发射空穴给硅，形成氧化 态Si+，而羟基OH-与Si+形成可溶解的 硅氢氧化物的过程。
氮气出口 冷凝水出口
腐蚀设备
冷凝洄流管道 冷凝水 温控温度计 冷凝水入口
氮气
气体 流量 控制 计
磨沙密封口
氮气入口
硅片 腐蚀液 甘油池 石英提篮 石英支架 搅拌器转子 加热电炉
继电器 电源
硅和硅氧化物典型的腐蚀速率
材料 硅在<100>晶向 腐蚀剂 KOH 腐蚀速率 0.25-1.4m/min
硅在<100>晶向 二氧化硅 二氧化硅
（1） 重掺杂自停止腐蚀(KOH 和EDP：51013/cm3， RE/RD~100) （2）(111)面停止 （3） 时间控制 （4）P-N结自停止腐蚀 （5）电化学自停止腐蚀
自停止腐蚀典型工艺流程
工艺路线（1）
硅 光刻胶 扩散层 二氧化硅
工艺路线（2）
1、薄膜自停止腐蚀
薄膜自停止腐蚀是指晶片刻蚀到最后，终止于其它不 会被刻蚀所影响的薄膜，这层薄膜可以是氧化硅、氮 化硅、富硅氮化硅、聚亚酰胺，甚至是金属。 利用薄膜自停止腐蚀必须考虑刻蚀选择性，以及薄膜 应力问题，因为应力太大将使薄膜发生破裂。
薄膜残余应力问题
薄膜应力引起结构破裂的问题，主要分为两 大类：
第一类是制造过程的残留热应力、高温淀积后回 归常温，由于热膨胀系数不同所产生的残留热应 力；这种残留热应力可由高温退火的方式达到一 定消除；
第二类是薄膜间因膨胀系数不同造成的残余应力
凸角腐蚀补偿
凸角腐蚀是指在硅岛或硅梁的腐蚀成型过 程中，凸角部分被腐蚀掉的现象，体硅各 向异性腐蚀时经常出现，这是因为对(100) 晶面的硅片体硅腐蚀时，凸角的边缘与[110] 方向平行，而腐蚀液对此方向的腐蚀速度 较快。若要腐蚀出带凸角的整齐的台面结 构，必须采取凸角补偿。
腐蚀技术概述
因为缺乏对工件形状的控制手段，各向同性腐蚀 在微加工生产中总是很难达到技术要求
体硅腐蚀包括:各向异性腐蚀和 各向同性腐蚀
各向异性腐蚀的不足：
腐蚀速率比各项同性腐蚀慢，速率仅能 达到1um/min 腐蚀速率受温度影响 在腐蚀过程中需要将温度升高到100℃左 右，从而影响到许多光刻胶的使用
2 、重掺杂自停止腐蚀技术
KOH对硅的腐蚀在掺杂浓度超过阈值浓 N0(约为5×1019CM-3)时，腐蚀速率很小， 轻掺杂与重掺杂硅的腐蚀速率之比高达数 百倍，可以认为KOH溶液对重掺杂硅基本 上不腐蚀。
高掺杂硼有两个缺点：
与标准的CMOS工艺不兼容
导致高应力，使得材料易碎或弯曲
重掺杂硼的硅腐蚀自停止效应比重掺杂磷的 硅明显，所以工艺中常采用重掺杂硅作为硅 腐蚀的自停止材料。
湿法腐蚀
简介 各向异性腐蚀 各向同性腐蚀 自停止腐蚀技术
简介
材料刻蚀是微纳技术的最重要手段之一， 在进行新工艺设计时，了解各种材料的 刻蚀速率和腐蚀特性是极为重要的前提。 微技术的出现，加快了各种腐蚀技术特 别是硅腐蚀技术的研究步伐。
硅腐蚀方法主要有两种：干法和湿法 腐蚀特性主要有：各向同性和各向异性 腐蚀的控制： 选择性刻蚀或非选择性 刻蚀 选择方法：晶向和掩模 多种腐蚀技术的应用：体硅工艺（三维 技术），表面硅工艺（准三维技术）
MEMS工艺—— 体硅加工工艺（腐蚀）
石云波
3920397(O) shiyunbo@
主要内容
湿法腐蚀
各向异性 各向同性 自停止腐蚀技术 凸角补偿技术
干法刻蚀
深槽技术
一、体硅微制造
体硅微制造广泛应用于微型传感器和 加速计的制造上 通过基底材料的去除（通常是硅晶 片），来形成想要的三维立体的微结 构。
A：乙酸(CH3COOH)
W: Water
Etching Bulk Silicon
三、自停止腐蚀技术 机理：
EPW和KOH对硅的腐蚀在掺杂浓度小 于11019cm-3时基本为常数，超过该浓 度时，腐蚀速率与掺杂硼浓度的4次方 成反比，达到一定的浓度时，腐蚀速率 很小，甚至可以认为腐蚀“停止”。
四、干法腐蚀
湿法腐蚀的缺点：图形受晶向限制，深宽比较差， 倾斜侧壁，小结构粘附。
侠义的干法刻蚀主要是指利用等离子体放 电产生的化学过程对材料表面的加工 广义上的干法刻蚀则还包括除等离子体刻 蚀外的其它物理和化学加工方法，例如激 光加工、火花放电加工、化学蒸汽加工以 及喷粉加工等。
干法刻蚀的优点：
氮化硅 氮化硅
EDP KOH EDP
KOH EDP
பைடு நூலகம்
0.75m/min 40-80nm/h 12nm/h
5nm/h 6nm/h
影响腐蚀质量因素
反应机制
反应物扩散到腐蚀液表面 反应物与腐蚀表面发生化学反应 反应物的生成物扩散到溶液中去
影响腐蚀质量因素
晶格方向
腐蚀溶液的选择
腐蚀溶液的浓度
腐蚀时间
表面流速A
操作温度温度
转子
硅片 深度A
表面流速B
搅拌方式
低速区 深度B 高速区 腐蚀液 容器
100方向硅片的腐蚀特点
111面凹角停止
110方向硅片的腐蚀特点
影响各向异性腐蚀的主要因素
(1) 溶液及配比
(2) 温度
各向同性腐蚀
硅的各向同性腐蚀在半导体工艺中以及在微 机械加工技术中有着极为广泛的应用。常用的 腐蚀液为HF-HNO3加水或者乙酸系统。腐蚀机 理为：
重掺杂自停止腐蚀工艺流程
3、（111）面自停止腐蚀
KOH溶液对（100）和（111）面硅的 腐蚀速率差别很大，可高达100～400 倍，因此可利用（111）面作为停止腐 蚀的晶面。
（111）面自停止腐蚀工艺流程
4、电化学自停止腐蚀
电化学自停止腐蚀技术不需要重掺杂层，由于 用了外延技术，因此腐蚀自停止层可以做的很 厚。
具有分辨率高、各向异性腐蚀能力强、 腐蚀的选择比大、能进行自动化操作等
干法刻蚀的过程：
腐蚀性气体离子的产生 离子向衬底的传输 衬底表面的腐蚀 腐蚀反应物的排除
干法腐蚀的主要形式：
*纯化学过程：（等离子体腐蚀 ) *纯物理过程： (离子刻蚀、离子束腐蚀） *物理化学过程：反应离子腐蚀RIE ，离子 束辅助自由基腐蚀ICP.
4、TMAH
氢氧化四钾铵为有机、无色之水溶液，原本为半导体制程中 正胶的显影液，但目前亦应用于蚀刻制程中。 TMAH的毒性低为其最大优点，对于SiO及SiN等介电材料蚀 刻率低；对于Ti和Al有明显的蚀刻，在蚀刻组件前需加入适 当的硅粉末，降低对铝的蚀刻率，亦可加入酸来降低蚀刻液 的pH值，如酸与铝会发生化学反应生成硅铝酸盐，硅铝酸盐 对蚀刻液有较好的抵抗能力，可以保护铝材的电路。 TMAH的蚀刻反应过程会因操作参数不同而有极大的差异， 且长时间蚀刻蚀刻液亦不稳定。此外，适用于硅微加工的高 浓度TMAH(>15%)价格高昂，都是无法广泛应用的原因。
2.EDP system
EPW[NH2(CH2)2NH2乙二胺，C6H4(OH2)2 (邻 苯二酚)，H2O] EDP[ Ethylen Diamine, Procatechol, H2O] 特点：蒸 气有毒，时效较差， P+选择性好
2 NH 2 (CH 2 ) 2 NH 2 Si 3C6 H 4 (CH 2 ) 2 NH 2 (CH 2 ) 2 NH Si(C6 H 4 O2 ) 3 2 H
1.KOH system