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传感器的加工工艺

它一般包括三个步骤: ①产生挥发性物质; ②将挥发性物质输运 到沉积区; ③ 于基体上发生化 学反应而固态产物。
立式CVD装置图
真空蒸镀
真空蒸镀是在高真空环 境中,将蒸发材料加热 至蒸发温度蒸发后而冷 凝在要镀膜的基体上的 过程。
大型蒸镀设备主要由镀 膜室、工作架、真空系 统、电器控制四部分组 成。
溅射成膜工艺
射频磁控溅射原理示意图
光刻技术
集成电路制造中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻 蚀方法,将电路图形传递到单晶表面或介质层上,形成 有效图形窗口或功能图形的工艺技术。
首先要在硅片上涂上一层耐腐蚀的光刻胶,随后让强光 通过一块刻有电路图案的镂空掩模板(MASK)照射在硅 片上。被照射到的部分(如源区和漏区)光刻胶会发生变质, 而构筑栅区的地方不会被照射到,所以光刻胶会仍旧粘 连在上面。接下来就是用腐蚀性液体清洗硅片,变质的 光刻胶被除去,露出下面的硅片,而栅区在光刻胶的保 护下不会受到影响。随后就是粒子沉积、掩膜、刻线等 操作,直到最后形成成品晶片(WAFER)。
硅片各向异性腐蚀
干法腐蚀工艺
干法腐蚀是利用粒子 轰击对材料的某些部 位进行选择性地剔除 的一种工艺方法。
主要采用纯化学作用 的等离子腐蚀及纯物 理作用的离子腐蚀或 具有物理、化学作用 的腐蚀方法,是利用 气相刻蚀剂与被刻蚀 的样品表面接触而实 现的刻蚀技术。
当与被腐蚀物接触时, 就发生化学反应生成 挥发性物质,达到腐 蚀目的。
所谓湿法腐蚀,就是将晶片置于液态的化学 腐蚀液中进行腐蚀,在腐蚀过程中,腐蚀液 将把它所接触的材料通过化学反应逐步浸蚀 溶掉。
首先,溶液里的反应物将利用扩散效应来通 过一层厚度相当薄的边界层,以达到被蚀刻 薄膜的表面。然后,这些反应物将于薄膜表 面的分子产生化学反应,并生成各种生成物。 这些位于薄膜表面的生成物,也将利用扩散 效应而通过边界层到溶液里,而后随着溶液 被排出。
为了实现向特征尺寸为0.1μm的跨越,出现了下一代光刻 技术,如深紫外光刻(DUV)、电子束投影光刻(EBL)、X射 线光刻(XRL)、离子束投影光刻(IBL)、极紫外光刻(EUV)和 压印光刻技术(NIL)。
深紫外光刻
深紫外光刻工艺
电子束光刻
电子束投影光刻系统
X射线光刻
三种点X射线源
压印光刻
传感器的加工工艺
应用不同的加工方法所能得到的加工精度
Байду номын сангаас
腐蚀工艺
主要有化学腐蚀(湿法)和离子刻蚀(干 法)两大类。
(1)湿法腐蚀:包括各向异性化学腐蚀、 电化学腐蚀、掺杂控制的选择性腐蚀等。
(2)干法腐蚀:包括等离子刻蚀、反应 离子刻蚀(RIE)、离子束化学刻蚀(CAIBE)和 离子研磨等。
湿法腐蚀工艺
等离子刻蚀机
表面牺牲层技术
表面牺牲层技术就是在形成微机械结构的 空腔或可活动的微结构过程中,先在下层 薄膜上用结构材料淀积所需的各种特殊结 构件,再用化学刻蚀剂将此层薄膜腐蚀掉, 但不损伤微结构件,然后得到上层薄膜结 构(空腔或微结构件)。被去掉的下层薄 膜只起分离层作用,故称其为牺牲层 (sacrificial layer,厚度约1-2μm)。
传感器的加工工艺
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传感器的加工工艺
传感器的发展和传感器的加工工艺有着密 切的联系,在近现代的科技发展中,加工 工艺的进步也促进了传感器制造业的进步。
从工艺上讲,传感器制造技术分为部件及 子系统制造工艺和封装工艺。
前者包括半导体工艺、集成光学工艺、厚 薄膜工艺、微机械加工工艺等,
后者包括硅加工技术、激光加工技术、粘 接、共熔接合、玻璃封装、静电键合、压 焊、倒装焊、带式自动焊、多芯片组件工 艺等。
辅助工艺
粘接:双组分环氧树脂粘接剂(-65 ℃ ~150 ℃ ) 共晶键合:共晶点温度下相互接触一定时间后
冷却 冷焊:两种金属层在高压、低温下不熔融而相
压印工艺原理
离子注入技术
离子注入就是把掺杂剂的原子引入固体中的一种材料改 性方法。
离子注入的基本过程 (1)将某种元素的原子或携 带该元素的分子经离化变成 带电的离子 (2)在强电场中加速,获得 较高的动能 (3)注入材料表层(靶)以 改变这种材料表层的物理或 化学性质
离子注入技术
离子注入系统示意图
表面牺牲层技术
表面牺牲层技术
薄膜工艺
薄膜:一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料 称为薄膜。
在传感器中,利用真空蒸镀、溅射成膜、物 理气相沉积、化学气相沉积(CVD)、等离 子化学气相沉积等工艺,形成各种薄膜,如 多晶硅膜、氮化硅膜、二氧化硅膜、金属 (合金)膜 。
化学气相沉积
化 学 气 相 沉 积 ( Chemical Vapor Deposition, 简 称 CVD) 技 术 是 利 用 气 态物质在固体表面进行化学反应,生 成固态沉积物的工艺过程。
湿法腐蚀工艺
(a)典型的锥形坑被(1111) 晶面限制,通过氧化硅掩模 上开的方洞,从硅的(100) 晶面向内各向异性腐蚀;(b) 悬臂梁开掩模,慢凸角根切 速率的各向异性腐蚀图;(c) 掩模同(b)采用快速凸角根 切速率性能的腐蚀剂,如EDP, 产生圈套程序的根切效果; (d)对(c)进一步腐蚀形 成悬挂在坑上的悬臂梁;(e) 图示为在充分长时间的腐蚀 后,各向异性腐蚀的根切使 腐蚀的形状收敛于预计的形 状
LIGA技术
LIGA是德文Lithographie, Galvanoformung和 Abformung三个词,即光 刻、电铸和注塑的缩写。
LIGA工艺是一种基于X射 线光刻技术的MEMS加工 技术(工艺流程如图所 示),主要包括X光深度 同步辐射光刻,电铸制 模和注模复制三个工艺 步骤。
LIGA工艺流程
真空蒸镀原理示意图
溅射成膜工艺
溅射法是利用带有电荷的离子在电场中加速 后具有一定动能的特点,将离子引向欲被溅 射的物质做成的靶电极。在离子能量合适的 情况下,入射离子在靶表面原子碰撞过程中 将后者溅射出来。这些被溅射出来的原子带 有一定的动能,并且会沿着一定的方向射向 衬底,实现薄膜的沉积。
溅射方式有射频溅射、直流溅射和反应溅射 等多种,其中射频溅射应用广泛。
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