仪器制造技术 曲兴华 天津大学 主编 第9章 新.ppt

15754D9 9.5.3　电沉积  电沉积也叫电镀，分为有电极电镀和无电极电镀，在IC和MEMS制造中用来淀积铜、金、镍等金属。有电极电镀与机械制造中电镀原理相同，在IC制造中用来加工连接导线，特别是电镀铜；在MEMS制造中常用来加工结构，二者都需要无间隙填充高深宽比的盲孔。 15754D9 9.5.4　软光刻 图9-53　软光刻法a)母版制造方法　b)微接触压印法　c)毛细微模铸法　d)溶剂辅助模铸法e)微转移模铸法　f)复制模铸法 15754D9 9.5.5　微模铸技术 微模铸技术是一种铸造技术。微模铸的关键问题之一是制造型芯。型芯材料可以使用高分子、硅、金属等。高分子型芯(光刻胶、紫外光敏感树脂等)可以通过光刻或立体光刻成形，模铸后熔解去除，被应用在熔模铸造中。常用的型芯材料是金属，可以用来铸造塑料、金属和陶瓷。制造金属型芯的方法包括光刻、激光烧蚀、微立体光刻与电镀相结合，或者超微机械加工等。微加工的硅结构可以作为型芯材料。 15754D9 9.5.6　微立体光刻与微电火花加工 (1) 微立体光刻　立体光刻是一种三维快速成形技术，已经广泛地应用在工业造型、汽车、航天等领域，所使用的材料包括塑料、陶瓷、金属等。(2) 微电火花加工　微电火花加工的基本原理与通常机械制造中电火花加工的原理相同，其不同点在于，因为MEMS器件尺寸微小，为了减小由于振动和变形引起的加工误差，加工过程中需要使用导轮对导线进行支撑。 15754D9 图9-54　微电火花加工的产品a)微型推进器(?1mm)　b)钨钻头(?20μm) 9.5.6　微立体光刻与微电火花加工 15754D9 9.5.7　MEMS封装技术 1) 重新排布信号管脚。2) 保护芯片不受环境影响。3) 散热。1.MEMS封装需要考虑的内容2.连线与封装方式3.传感器的封装2.如在直线切削控制中没有刀具补偿，则G43到G52可指定作其他用途。3.在表中左栏括号中的字母(d)表示：可以被同栏中没有括号的字母d所注销或代替，亦可被有括号的字母(d)所注销或代替。 15754D9 9.5.7　MEMS封装技术 4.G45～G52的功能可用于机床上任意两个预定的坐标。5.控制机上没有G53～G59、G63功能时，可指定作其他用途。 15754D9 1.MEMS封装需要考虑的内容 (1) 划片的机械冲击　划片过程使用的金刚石或者碳化硅锯片会对衬底产生较大的冲击和振动，这对可动结构和微细结构是有害的。(2) 封装材料的抗恶劣环境能力　有些MEMS工作在恶劣的环境下，如汽车传感器会遇到振动、灰尘、高温、尾气等，封装材料要保证在这些环境下能够正常工作。(3) 温度　一方面要求封装工艺所需要的最高温度是器件所能承受的，例如键合方式和温度等；二是要考虑封装能否将器件工作时产生的热量及时散掉。(4) 封装对器件的影响　封装不能影响器件的功能，特别是与外界进行的信息和能量交换，这是封装的难点之一。 15754D9 2.连线与封装方式 图9-56　系统集成方式a)多芯片模块　b)芯片系统 15754D9 2.连线与封装方式 图9-57　完全密封的传感器a)加速度传感器　b)压力传感器 15754D9 2.连线与封装方式 图9-58　压力传感器制造流程图a)制备应变电阻，淀积玻璃层　b)阳极键合　c)KOH刻蚀d)剥离键合　e)引线 15754D9 3.传感器的封装 图9-59　加速度传感器的制造和封装流程图a)SOI上生长Si掩膜，背面淀积并刻蚀氮化硅掩膜　b)光刻并刻蚀Si掩膜，注入形成压阻　c)淀积铝金属引线，去除部分Si掩膜　d)淀积Si保护层，光刻并刻蚀Si保护层　e)淀积引线金凸点　f)背面KOH刻蚀形成质量块，HF和RIE刻蚀形成悬臂结构　g)硅-玻璃键合 氧化硅作为牺牲层材料，氮化硅作为基体绝缘材料，氢氟酸作为化学腐蚀剂。 已经能够加工复杂的表面微结构零件，如悬臂梁、齿轮组、涡机、曲柄、镊子等。多晶硅表面微加工已是许多静电执行器的主要加工手段。 多晶硅的淀积 淀积态的薄膜应力 未掺杂薄膜的退火 图4.45 平均残余应力与退火温度的关系曲线 4.4.2多晶硅的表面微加工 二氧化硅 在集成电路工艺中，二氧化硅是一种多用途的基本材料，它通过热氧化生长和为满足不同要求采用不同工艺淀积获得. 二氧化硅的腐蚀速率对温度最敏感，温度越高，腐蚀速率越快，腐蚀时必须严格控制温度。 氮化硅 在集成电路工业中，氮化硅（Si3N4）广泛用于电绝缘和表面钝化。PECVD氮化硅主要用于集成电路的钝化，由于氮化硅的多孔性，在HF中其腐蚀速率高于热法生长的二氧化硅，因而在表面微结构中应用不多,主要应用于多晶硅表面微结构的基体绝缘。