mems加工工藝ppt課件(參考版)
2025-01-17 07:16本頁面
【正文】 99 封裝是利用某種材料將芯片保護(hù)起來，并與外界隔離的方式和加工方法。 ? 通過各向同性的濕法化學(xué)刻蝕和各向異性的干法等離子刻蝕工藝，產(chǎn)生了不同斜率的圖形側(cè)壁凹槽。 97 紫外線厚膠刻蝕技術(shù) 使用紫外光源對光刻膠曝光， 工藝分為厚膠的深層紫外光刻和圖形中結(jié)構(gòu)材料的電鍍 對于ＭＥＭＳ器件厚膠圖形的曝光，設(shè)備應(yīng)滿足大焦深，大面積和嚴(yán)格的ＣＤ均勻性以及適應(yīng)各種特殊形狀襯底的曝光要求 對于分步重復(fù)曝光設(shè)備，還必須保證滿足大面積圖形曝光的精密子場圖形拼接技術(shù)要求。 96 深等離子體刻蝕技術(shù) 最大優(yōu)越性是只采用氟基氣體作為刻蝕氣體和側(cè)壁鈍化用聚合物生成氣體，從根本上解決了系統(tǒng)腐蝕和工藝尾氣的污染問題 關(guān)鍵是采用了刻蝕與聚合物淀積分別進(jìn)行而且快速切換的工藝過程。 激光光刻技術(shù)比Ｘ射線光刻的工藝要簡單的多。適于制造小零件，但大部分器件需要裝配 ,難與 IC兼容。從塑料（ PMMA、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯等）到金屬（ Au、 Ag、 Ni、 Cu）到陶瓷（ ZnO2）等，都可以用 LIGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu) ，可降低成本，進(jìn)行批量生產(chǎn) 工藝流程圖 同步輻射 X光 (波長 1nm) Au掩膜版 PMMA光刻膠 (厚達(dá) 1000um) 電鑄 塑鑄 深寬比可超過 100 亞微米精度的微結(jié)構(gòu) 光刻 LIGA 工藝基本流程圖 生產(chǎn)周期較長 生產(chǎn)成本高 常規(guī)紫外光 (波長幾百 nm) 標(biāo)準(zhǔn) Cr掩膜版 聚酰亞胺光刻膠 (厚 300um) 電鑄 塑鑄 深寬比常為幾十 微米精度微結(jié)構(gòu) 光刻 準(zhǔn) LIGA 工藝基本流程圖 生產(chǎn)周期較短 生產(chǎn)成本較低 91 鍍金區(qū)X 射線基底光刻膠( P M M A )掩膜 (S i 3 N 4 ), 1 ~1 . 5 um需要用產(chǎn)品：一根管子 基底光刻膠( P M M A )基底光刻膠( P M M A )電鍍的金屬層基底電鍍的金屬層92 工藝流程 93 基片附著層電鑄鎳鈦分離層P M M A 膠( X 光刻圖)LIGA電鑄后的剖面結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：加工材料可以是金屬、塑料和陶瓷 .器件結(jié)構(gòu)深刻比高，厚度大、結(jié)構(gòu)精細(xì)、側(cè)壁陡峭、表面光滑 缺點(diǎn)：需要同步輻射Ｘ射線光源；掩膜板制造困難。所加工的圖形準(zhǔn)確度小于 ，表面粗糙度僅 10nm，側(cè)壁垂直度176。 ? 利用電鑄方法制作出與光刻膠圖形相反的金屬模具。 同步輻射 X射線優(yōu)點(diǎn)： ? 波長短、分辨率高、穿透力強(qiáng) ? 幾乎是完全平行的 X射線輻射 ? 高輻射強(qiáng)度 ? 寬的發(fā)射頻帶 ? 曝光時(shí)間短，生產(chǎn)率高，時(shí)間上具有準(zhǔn)均勻輻射特性 86 ? 電鑄成形是根據(jù)電鍍原理，在胎膜上沉積相當(dāng)厚度金屬以形成零件的方法。為實(shí)現(xiàn)高深寬比，縱向尺寸達(dá)到數(shù)百微米的深度刻蝕，并且側(cè)壁光滑，垂直，要求： 1. 一方面需要高強(qiáng)度，平行性很好的光源，這樣的光源只有用同步輻射Ｘ光才能滿足； 2. 另一方面要求用于ＬＩＧＡ技術(shù)的抗蝕劑必須有很好的分辯力，機(jī)械強(qiáng)度，低應(yīng)力，同時(shí)還要求基片粘附性好 85 三步關(guān)鍵工藝 : 1. 深層同步輻射 X射線光刻 利用同步輻射Ｘ射線透過掩膜對固定于金屬基底上的厚度可高達(dá)幾百微米的 X射線抗蝕層進(jìn)行曝光。 69 玻璃做中介的 SiSi鍵合實(shí)驗(yàn)裝置 采用玻璃 Pyrex7440為鍵合中介（ 玻璃粉末主要成分為硼酸鹽，轉(zhuǎn)換溫度 Tg在 400℃ 左右 ），鍵合時(shí)施加一定電壓，在較低的溫度下 (430 ℃ , 410℃ , 380℃ , 350℃ , 保溫 30min ）實(shí)現(xiàn) SiSi鍵合 71 鍵合橫斷面的 SEM圖 鍵合強(qiáng)度測試示意圖 粘接 夾具 實(shí)物圖 測試儀拉伸軸實(shí)物圖 鍵合抗拉強(qiáng)度研究 73 鍵合斷裂面 74 鍵合斷面的 SEM圖 75 ? 鍵合溫度 350℃ 時(shí)，基本上鍵合不能成功 ? 鍵合溫度 380℃ 時(shí)，有比較弱的鍵合強(qiáng)度出現(xiàn)，鍵合強(qiáng)度約為 ? 鍵合溫度 410℃ 時(shí)，鍵合強(qiáng)度 ,鍵合樣件中硅圓片產(chǎn)生脆性斷裂 ? 鍵合溫度 430℃ 時(shí)，鍵合強(qiáng)度 8MPa 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 76 玻璃和硅層產(chǎn)生分層剝離，硅層和剝離層界限比較明顯，鍵合沒有使玻璃和硅片分子相互滲透、形成強(qiáng)力鍵合 380℃ 鍵合樣件的拉伸失效界面（ 20 ） 77 410℃ 鍵合樣件的拉伸失效界面 (40 ) 硅圓片產(chǎn)生脆性斷裂 78 溫度與鍵合強(qiáng)度關(guān)系 79 P 型( 1 0 0 ) 硅片外延n 型硅膜n 型( 1 0 0 ) 硅片電阻拋光削薄第二片硅，形成壓力傳感器芯片壓力傳感器芯片 80 思考與討論 81 其他 ? 電子束光刻 提供了小至納米尺寸分辯力的聚合物抗蝕劑圖形轉(zhuǎn)印的一種靈活的曝光設(shè)備，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了目前光學(xué)系統(tǒng)的分辨力范圍 ? 聚焦離子束光刻 利用聚焦離子束設(shè)備修復(fù)光掩模和集成電路芯片 ? 掃描探針加工技術(shù)（ SPL） 一種無掩模的加工手段，可以作刻蝕或者淀積加工，甚至可以用來操縱單個(gè)原子和分子 82 ? 激光微機(jī)械加工技術(shù) ? LIGA加工技術(shù) ? 深等離子體刻蝕技術(shù) 非硅基微機(jī)械加工技術(shù)
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