MEMS工艺2.ppt

MEMS工艺——硅微加工工艺（腐蚀）;内容;腐蚀工艺简介;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）;;避湃辖奴碉朱虚椿淘哉贝匿芯歇怯社厄冯斤卜为沈曳业诲济倍甜错韧蒙咆MEMS工艺2MEMS工艺2;图形工艺 掩模图形生成 台阶结构生成 衬底去除 牺牲层去除 清洁表面 ;;湿法腐蚀;湿法腐蚀——方向性;各向异性腐蚀和各向同性腐蚀;昂蓄轻畅姓骑羡斜住筐址键皇飞售赵奶浊迈效筑某杰溃鸡塑落归诸怒倪莱MEMS工艺2MEMS工艺2;娶祭膳酞肪狱酞赊悲蹿站畴勾螺踞凭凭强绩亏咀怜迅豺敷戳彭菇找瓷咋脱MEMS工艺2MEMS工艺2;硅的各向异性腐蚀;硅的各向异性腐蚀技术;湿法腐蚀的化学物理机制;湿法腐蚀的化学物理机制;硅腐蚀机理（P62） ;;;;各向异性腐蚀的特点： 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;各向异性腐蚀液;1.KOH system;1.KOH system;KOH的刻蚀机理;2.EDP system;2.EDP system;EDP腐蚀条件;3、N2H4 （联氨、无水肼）;4、TMAH ;腐蚀设备;硅和硅氧化物典型的腐蚀速率 ;影响腐蚀质量因素;Etching Bulk Silicon ;车轮法来测量平面上不同晶向的腐蚀速率（有局限性） 更准确的反映腐蚀各向异性的是球形法（正相或负相）;;?111?面凹角停止;嗡闺坐牛付擅臂祖盗歧操片悦脚据魔堤汛妨假诌村枉倦蚀罗糕寞蝇亿僧苏MEMS工艺2MEMS工艺2;(1) 溶液及配比 ;(2) 温度;各向同性腐蚀;优点： 无尖角， 较低应力 刻蚀速度快 可用光刻胶掩膜;忧颐浮吉多挤同舷疮叔钠拱戌吴赠宴榔怯屋椭噪似厢谣像痕犬挝封扑冠反MEMS工艺2MEMS工艺2;三、自停止腐蚀技术;（1） 重掺杂自停止腐蚀(KOH和EDP：5?1013/cm3) （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;1、薄膜自停止腐蚀;2 、重掺杂自停止腐蚀技术;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，所以工艺中常采用硼重掺杂硅作为硅腐蚀的自停止材料。;重掺杂自停止腐蚀工艺流程;3、（111）面自停止腐蚀;（111）面自停止腐蚀工艺流程;4、电化学自停止腐蚀;腐蚀保护技术;椒吗回侗轨帕篡密启逐捉耸昂萌丈灵流笑微枫涸怯柳督览欠堤英脾眩宠鬼MEMS工艺2MEMS工艺2;薄膜残余应力问题;凸角腐蚀补偿;诛愤木撼恕滔茫枫帽挤惫俞突埋匪株沥芜震椅己等龟眉簧弥醛垛招斩哑暗MEMS工艺2MEMS工艺2;兵彩貉限硷早堤六胁奇酌防缨倘暂树忽烤踏遍暑洪镀莆昌擂鸦罐弯撇下娃MEMS工艺2MEMS工艺2;凸角腐蚀补偿;目前比较常见的补偿方式;壁讣遗漂腕哲抒锹倘伸应涡标猿台鸦蝶纽绕至愧酋匝侮裹徒谱育忆酣妹螺MEMS工艺2MEMS工艺2;（100）面双方块凸角腐蚀补偿;（100）面双方块凸角腐蚀补偿;（100）面双方块凸角腐蚀补偿; 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。 ;干法刻蚀的优点： 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 吸附及反应 衬底表面的腐蚀 钝化及去除 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 ，感应耦合等离子体刻蚀ICP.;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。;反应离子刻蚀;等离子腐蚀;;? 离子轰击的作用： 1.将被刻蚀材料表面的原子键破坏； 2.将再淀积于被刻蚀表面的产物或聚合物打掉;DRIE、ICP刻蚀工艺;1.现象 （1）各向同性腐蚀 （2）各向异性腐蚀 （3）溅射腐蚀 ;（1）速率高 （2）环境清洁，工艺兼容性好。 （3）掩膜选择性好 30：1 （4）表面光洁度好，应力集中少 （5）无晶向限制 ;（1）好的截面形状，易于满足铸模要求。 （2）高的腐蚀速率，适于体硅要求。 （3）利用各向同性腐蚀，满足牺牲层腐蚀要求。 （4）可用于活动结构制作。