什么是MEMS？4步圖解MEMS芯片制造

MEMS傳感器是當(dāng)今最炙手可熱的傳感器制造技術(shù)，也是傳感器小型化、智能化的重要推動了，MEMS技術(shù)促進(jìn)了傳感器的極大發(fā)展。

MEMS主要采用微電子技術(shù)，在微納米的體積下塑造傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)。本文以最清晰明了的方式，圖解直觀闡述MEMS傳感器芯片的制造過程和原理！

MEMS是Micro Electro Mechanical Systems（微機(jī)電系統(tǒng)）的縮寫，具有微小的立體結(jié)構(gòu)（三維結(jié)構(gòu)），是處理各種輸入、輸出信號的系統(tǒng)的統(tǒng)稱。 是利用微細(xì)加工技術(shù)，將機(jī)械零零件、電子電路、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)集成在一塊電路板上的高附加值元件。

MEMS工藝

MEMS工藝以成膜工序、光刻工序、蝕刻工序等常規(guī)半導(dǎo)體工藝流程為基礎(chǔ)。

下面介紹MEMS工藝的部分關(guān)鍵技術(shù)。

晶圓

SOI晶圓

SOI是Silicon On Insulator的縮寫，是指在氧化膜上形成了單晶硅層的硅晶圓。已廣泛應(yīng)用于功率元件和MEMS等，在MEMS中可以使用氧化膜層作為硅蝕刻的阻擋層，因此能夠形成復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)。

TAIKO磨削 “TAIKO”是DISCO株式會社的商標(biāo)

TAIKO磨削是DISCO公司開發(fā)的技術(shù)，在磨削晶圓時(shí)保留最外圍的邊緣，只對其內(nèi)側(cè)進(jìn)行磨削。

TAIKO磨削與通常的磨削相比，具有“晶圓曲翹減少”、“晶圓強(qiáng)度更高”、“處理容易”、“與其他工藝的整合性更高”等優(yōu)點(diǎn)。

晶圓粘合/熱剝離片工藝

通過使用支撐晶圓和熱剝離片，可以輕松對薄化晶圓進(jìn)行處理等。

晶圓鍵合

晶圓鍵合大致分為“直接鍵合”、“通過中間層鍵合”2類。

直接鍵合不使用粘合劑等，是利用熱處理產(chǎn)生的分子間力使晶圓相互粘合的鍵合，用于制作SOI晶圓等。

通過中間層鍵合是借助粘合劑等使晶圓互相粘合的鍵合方法。

蝕刻

各向同性蝕刻與各向異性蝕刻

通過在低真空中放電使等離子體產(chǎn)生離子等粒子，利用該粒子進(jìn)行蝕刻的技術(shù)稱為反應(yīng)離子蝕刻。

等離子體中混合存在著攜帶電荷的離子和中性的自由基，具有利用自由基的各向同性蝕刻、利用離子的各向異性蝕刻兩種蝕刻作用。

硅深度蝕刻

集各向異性蝕刻和各向同性蝕刻的優(yōu)點(diǎn)于一身的博世工藝技術(shù)已經(jīng)成為了硅深度蝕刻的主流技術(shù)。

通過重復(fù)進(jìn)行Si蝕刻?聚合物沉積?底面聚合物去除，可以進(jìn)行縱向的深度蝕刻。

側(cè)壁的凹凸因形似扇貝，稱為“扇貝形貌”。

成膜

ALD（原子層沉積）
ALD是Atomic Layer Deposition（原子層沉積）的縮寫，是通過重復(fù)進(jìn)行材料供應(yīng)（前體）和排氣，利用與基板之間的表面反應(yīng)，分步逐層沉積原子的成膜方式。

通過采用這種方式，只要有成膜材料可以通過的縫隙，就能以納米等級的膜厚控制，在小孔側(cè)壁和深孔底部等部位成膜，在深度蝕刻時(shí)的聚合物沉積等MEMS加工中形成均勻的成膜。

MEMS的相關(guān)術(shù)語

審核編輯 黃宇