傳感器的加工工藝

傳感器的加工工藝姓名：目前一頁\總數(shù)三十頁\編于十八點傳感器的加工工藝傳感器的發(fā)展和傳感器的加工工藝有著密切的聯(lián)系，在近現(xiàn)代的科技發(fā)展中，加工工藝的進步也促進了傳感器制造業(yè)的進步。從工藝上講，傳感器制造技術分為部件及子系統(tǒng)制造工藝和封裝工藝。前者包括半導體工藝、集成光學工藝、厚薄膜工藝、微機械加工工藝等，后者包括硅加工技術、激光加工技術、粘接、共熔接合、玻璃封裝、靜電鍵合、壓焊、倒裝焊、帶式自動焊、多芯片組件工藝等。目前二頁\總數(shù)三十頁\編于十八點傳感器的加工工藝應用不同的加工方法所能得到的加工精度目前三頁\總數(shù)三十頁\編于十八點

腐蝕工藝

主要有化學腐蝕（濕法）和離子刻蝕（干法）兩大類。（1）濕法腐蝕：包括各向異性化學腐蝕、電化學腐蝕、摻雜控制的選擇性腐蝕等。（2）干法腐蝕：包括等離子刻蝕、反應離子刻蝕(RIE)、離子束化學刻蝕(CAIBE)和離子研磨等。目前四頁\總數(shù)三十頁\編于十八點濕法腐蝕工藝所謂濕法腐蝕，就是將晶片置于液態(tài)的化學腐蝕液中進行腐蝕，在腐蝕過程中，腐蝕液將把它所接觸的材料通過化學反應逐步浸蝕溶掉。首先，溶液里的反應物將利用擴散效應來通過一層厚度相當薄的邊界層，以達到被蝕刻薄膜的表面。然后，這些反應物將于薄膜表面的分子產生化學反應，并生成各種生成物。這些位于薄膜表面的生成物，也將利用擴散效應而通過邊界層到溶液里，而后隨著溶液被排出。目前五頁\總數(shù)三十頁\編于十八點濕法腐蝕工藝硅片各向異性腐蝕（a）典型的錐形坑被（1111）晶面限制，通過氧化硅掩模上開的方洞，從硅的（100）晶面向內各向異性腐蝕；（b）懸臂梁開掩模，慢凸角根切速率的各向異性腐蝕圖；（c）掩模同（b）采用快速凸角根切速率性能的腐蝕劑，如EDP，產生圈套程序的根切效果；（d）對（c）進一步腐蝕形成懸掛在坑上的懸臂梁；（e）圖示為在充分長時間的腐蝕后，各向異性腐蝕的根切使腐蝕的形狀收斂于預計的形狀目前六頁\總數(shù)三十頁\編于十八點干法腐蝕是利用粒子轟擊對材料的某些部位進行選擇性地剔除的一種工藝方法。主要采用純化學作用的等離子腐蝕及純物理作用的離子腐蝕或具有物理、化學作用的腐蝕方法，是利用氣相刻蝕劑與被刻蝕的樣品表面接觸而實現(xiàn)的刻蝕技術。當與被腐蝕物接觸時，就發(fā)生化學反應生成揮發(fā)性物質，達到腐蝕目的。干法腐蝕工藝等離子刻蝕機目前七頁\總數(shù)三十頁\編于十八點表面犧牲層技術表面犧牲層技術就是在形成微機械結構的空腔或可活動的微結構過程中，先在下層薄膜上用結構材料淀積所需的各種特殊結構件，再用化學刻蝕劑將此層薄膜腐蝕掉，但不損傷微結構件，然后得到上層薄膜結構（空腔或微結構件）。被去掉的下層薄膜只起分離層作用，故稱其為犧牲層（sacrificiallayer，厚度約1-2μm）。目前八頁\總數(shù)三十頁\編于十八點表面犧牲層技術表面犧牲層技術目前九頁\總數(shù)三十頁\編于十八點薄膜工藝薄膜：一般將厚度在0.25mm以下的片狀塑料稱為薄膜。在傳感器中，利用真空蒸鍍、濺射成膜、物理氣相沉積、化學氣相沉積（CVD）、等離子化學氣相沉積等工藝，形成各種薄膜，如多晶硅膜、氮化硅膜、二氧化硅膜、金屬（合金）膜。目前十頁\總數(shù)三十頁\編于十八點化學氣相沉積

化學氣相沉積(ChemicalVaporDeposition，簡稱CVD)技術是利用氣態(tài)物質在固體表面進行化學反應，生成固態(tài)沉積物的工藝過程。它一般包括三個步驟:①產生揮發(fā)性物質；②將揮發(fā)性物質輸運到沉積區(qū)；③于基體上發(fā)生化學反應而固態(tài)產物。立式CVD裝置圖目前十一頁\總數(shù)三十頁\編于十八點真空蒸鍍真空蒸鍍是在高真空環(huán)境中，將蒸發(fā)材料加熱至蒸發(fā)溫度蒸發(fā)后而冷凝在要鍍膜的基體上的過程。大型蒸鍍設備主要由鍍膜室、工作架、真空系統(tǒng)、電器控制四部分組成。真空蒸鍍原理示意圖目前十二頁\總數(shù)三十頁\編于十八點濺射成膜工藝濺射法是利用帶有電荷的離子在電場中加速后具有一定動能的特點，將離子引向欲被濺射的物質做成的靶電極。在離子能量合適的情況下，入射離子在靶表面原子碰撞過程中將后者濺射出來。這些被濺射出來的原子帶有一定的動能，并且會沿著一定的方向射向襯底，實現(xiàn)薄膜的沉積。濺射方式有射頻濺射、直流濺射和反應濺射等多種，其中射頻濺射應用廣泛。目前十三頁\總數(shù)三十頁\編于十八點濺射成膜工藝射頻磁控濺射原理示意圖目前十四頁\總數(shù)三十頁\編于十八點光刻技術

集成電路制造中利用光學-化學反應原理和化學、物理刻蝕方法，將電路圖形傳遞到單晶表面或介質層上，形成有效圖形窗口或功能圖形的工藝技術。首先要在硅片上涂上一層耐腐蝕的光刻膠，隨后讓強光通過一塊刻有電路圖案的鏤空掩模板（MASK）照射在硅片上。被照射到的部分(如源區(qū)和漏區(qū))光刻膠會發(fā)生變質，而構筑柵區(qū)的地方不會被照射到，所以光刻膠會仍舊粘連在上面。接下來就是用腐蝕性液體清洗硅片，變質的光刻膠被除去，露出下面的硅片，而柵區(qū)在光刻膠的保護下不會受到影響。隨后就是粒子沉積、掩膜、刻線等操作，直到最后形成成品晶片（WAFER）。為了實現(xiàn)向特征尺寸為0.1μｍ的跨越，出現(xiàn)了下一代光刻技術，如深紫外光刻(DUV)、電子束投影光刻(EBL)、X射線光刻(XRL)、離子束投影光刻(IBL)、極紫外光刻(EUV)和壓印光刻技術(NIL)。目前十五頁\總數(shù)三十頁\編于十八點深紫外光刻

深紫外光刻工藝目前十六頁\總數(shù)三十頁\編于十八點電子束光刻

電子束投影光刻系統(tǒng)目前十七頁\總數(shù)三十頁\編于十八點X射線光刻三種點Ｘ射線源目前十八頁\總數(shù)三十頁\編于十八點壓印光刻壓印工藝原理目前十九頁\總數(shù)三十頁\編于十八點離子注入技術離子注入就是把摻雜劑的原子引入固體中的一種材料改性方法。離子注入的基本過程（1）將某種元素的原子或攜

帶該元素的分子經(jīng)離化變成

帶電的離子（2）在強電場中加速，獲得

較高的動能（3）注入材料表層（靶）以

改變這種材料表層的物理或

化學性質目前二十頁\總數(shù)三十頁\編于十八點離子注入技術離子注入系統(tǒng)示意圖目前二十一頁\總數(shù)三十頁\編于十八點LIGA技術

LIGA是德文Lithographie，Galvanoformung和Abformung三個詞，即光刻、電鑄和注塑的縮寫。LIGA工藝是一種基于X射線光刻技術的MEMS加工技術（工藝流程如圖所示），主要包括X光深度同步輻射光刻，電鑄制模和注模復制三個工藝步驟。LIGA工藝流程目前二十二頁\總數(shù)三十頁\編于十八點輔助工藝粘接：雙組分環(huán)氧樹脂粘接劑（-65℃~150℃）共晶鍵合：共晶點溫度下相互接觸一定時間后冷卻冷焊：兩種金屬層在高壓、低溫下不熔融而相互連接起來釬焊：參與金屬化連接的兩金屬被焊劑浸潤再連接起來硅-硅直接鍵合：硅片放入1050℃的管式爐中加熱1小時自然連接微裝配目前二十三頁\總數(shù)三十頁\編于十八點封裝技術對于微電子來說，封裝的功能是對芯片和引線等內部結構提供支持和保護，使之不受外部環(huán)境的干擾和腐蝕破壞；而對于微傳感器封裝來說，除了要具備以上功能以外，更重要的是微傳感器要和外部環(huán)境之間形成一個接觸界面而獲取非電信號。一般說來，微傳感器封裝比集成電路封裝昂貴得多，僅封裝成本就占總成本的70%以上。目前二十四頁\總數(shù)三十頁\編于十八點封裝層次結構給出了機器或系統(tǒng)的封裝層次結構

目前二十五頁\總數(shù)三十頁\編于十八點質量控制微傳感器的失效分析技術主要包括：光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、掃描激光顯微鏡、原子力顯微鏡、聚焦離子束、紅外顯微鏡等。微傳感器是電子和機械的有機結合，其可靠性主要包括機械、電子、材料以及機械與電子部分相互作用時的可靠性等，其失效分析手段比集成電路更為復雜。目前二十六頁\總數(shù)三