微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成,尺寸通常在毫米或微米级,自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速,被认为是继微电子之后又一个对国民经济和军务具有重大影响的技术领域,将成为21世纪新的国民经济增长点和提高军务能力的重要技术途径。微机电系统的优点是:体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等。微机电系统的出现和发展是科学创新思维的结果,使微观尺度制造技术的演进与**。微机电系统是当前交叉学科的重要研究领域,涉及电子工程、材料工程、机械工程、信息工程等多项科学技术工程,将是未来国民经济和军务科研领域的新增长点。MEMS器件体积小,重量轻,耗能低,惯性小,谐振频率高,响应时间短。江苏物联网半导体器件加工
二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性,在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的PN结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于PN结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。当外加的反向电压高到一定程度时,PN结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。PN结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。江苏物联网半导体器件加工光刻工艺的基本流程是首先是在晶圆(或衬底)表面涂上一层光刻胶并烘干。
干法刻蚀种类很多,包括光挥发、气相腐蚀、等离子体腐蚀等。按照被刻蚀的材料类型来划分,干法刻蚀主要分成三种:金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀。介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀,如二氧化硅。干法刻蚀优点是:各向异性好,选择比高,可控性、灵活性、重复性好,细线条操作安全,易实现自动化,无化学废液,处理过程未引入污染,洁净度强。干法刻蚀主要形式有纯化学过程(如屏蔽式,下游式,桶式),纯物理过程(如离子铣),物理化学过程,常用的有反应离子刻蚀RIE,离子束辅助自由基刻蚀ICP等。
干法刻蚀又分为三种:物理性刻蚀、化学性刻蚀、物理化学性刻蚀。其中物理性刻蚀又称为溅射刻蚀。很明显,该溅射刻蚀靠能量的轰击打出原子的过程和溅射非常相像。(想象一下,如果有一面很旧的土墙,用足球用力踢过去,可能就会有墙面的碎片从中剥离)这种极端的刻蚀方法方向性很强,可以做到各向异性刻蚀,但不能进行选择性刻蚀。化学性刻蚀利用等离子体中的化学活性原子团与被刻蚀材料发生化学反应,从而实现刻蚀目的。由于刻蚀的中心还是化学反应(只是不涉及溶液的气体状态),因此刻蚀的效果和湿法刻蚀有些相近,具有较好的选择性,但各向异性较差。表面硅MEMS加工技术是在集成电路平面工艺基础上发展起来的一种MEMS工艺技术。
半导体元器件的制备首先要有较基本的材料——硅晶圆,通过在硅晶圆上制作电路与电子元件(如电晶体、电容体、逻辑闸等),为上述各制程中所需技术较复杂且资金投入较多的过程。由于芯片是高精度的产品,因此对制造环境有很高的要求,其所需制造环境为为一温度、湿度与含尘均需控制的无尘室。此外,一枚芯片所需处理步骤可达数百道,而且使用的加工机台先进且昂贵,动辄数千万一台,虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关;不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗之後,接着进行氧化及沈积,较後进行微影、蚀刻及离子植入等反覆步骤,以完成晶圆上电路的加工与制作。微机电系统也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等,指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。广东新型半导体器件加工方案
单晶圆清洗取代批量清洗是先进制程的主流,单晶圆清洗通常采用单晶圆清洗设备。江苏物联网半导体器件加工
晶圆的制作工艺流程:硅提纯:将沙石原料放入一个温度约为2000℃,并且有碳源存在的电弧熔炉中,在高温下,碳和沙石中的二氧化硅进行化学反应(碳与氧结合,剩下硅),得到纯度约为98%的纯硅,又称作冶金级硅,这对微电子器件来说不够纯,因为半导体材料的电学特性对杂质的浓度非常敏感,因此对冶金级硅进行进一步提纯:将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢进行氯化反应,生成液态的硅烷,然后通过蒸馏和化学还原工艺,得到了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.99%,成为电子级硅。江苏物联网半导体器件加工