用两次键合技术制备均匀单晶硅膜

硅直接键合(SDB)技术用于制备SOI片(BESOI)是键合技术的最重要应用之一,研究了制备BESOI片中的键合和减薄问题,获得了大面积的均匀单晶硅膜,通过实验分析了这种方法获得的薄膜的平整度和影响因素。并针对压力传感器的敏感膜,通过两次键合及SOI自停止腐蚀成功制备了厚度可控的均匀单晶硅薄膜,硅膜表面质量优良,平整度在±0.15μm的范围内。     

通过脉冲腐蚀形成的多孔硅薄膜的径向微结构和光学特性研究

使用反射光谱、光致发光光谱和SEM研究了通过脉冲腐蚀形成的多孔硅薄膜的径向折射率、光学和物理厚度。详细分析了沿径向方向多孔硅薄膜的径向折射率(n)和光学厚度(nd)与腐蚀中心之间的关系。实验结果表明：随着远离腐蚀中心,SEM图像表明：多孔硅样品的物理厚度缓慢变小,在腐蚀边缘,在径向58μm距离里,薄膜的物理厚度从2.48μm减少到1.72μm;此外,径向折射率n增加,即多孔度变小,同时,反射光谱强度显示出干涉振荡减弱,这意味着多孔硅薄膜的均匀性和界面的平整度变坏。光致发光谱的包络线显示蓝移的趋势,显示纳米微粒的尺寸减少。多孔硅微腔被制备用来研究多孔硅膜的径向光学特性,结果证实：在腐蚀中心,多孔硅膜的均匀性比边缘好。     

SOI/SDB中一种减薄技术——电化学腐蚀自停止机理的研究与应用

<正> 一、引言 制备新型高质量SOI材料的直接键合法——SDB技术(Silicon-Wafers Direct Bonding Technique)正受到人们的密切注视。如何获得制作器件所需要的硅膜,这是SDB技术步入实用化,应用于超大规模集成电路领域的关键。SDB中的减薄技术不同于常规的腐蚀和抛光工艺,它是将已键合好的厚度为350μm Si片大面积均匀减薄至数微米甚至更薄的Si膜,本工作利用KOH水溶液电化学腐蚀自停止效应,成功地获得了由外延(或扩散)层控制的表面平整光洁、厚度为1μm的大面积整片SOI硅膜。     

微机械可以解决光波网络问题

硅微机械领域正在对诸如汽车、航空、蜂窝通信、化学、声学、显示技术以及光波系统等传统工业产生冲击.过去10年在这个领域的研究已经得到了许多宏观机械的微观模型.在超大规模集成电路每年约2000亿美元市场及其相关工具.技术和工艺迅猛发展的激励下.这项技术在继续快速发展.微机械的尺寸最终会使其非常适合于解决光学问题,其器件、结构和相关波长尺寸范围可从1μm～数百μm.尤其在光波系统,微机械可以赋予系统设计者制作跟上迅速发展的带宽要求的高性能器件的能力.硅微机械器件的制作方法与硅集成电路     

微机械加工技术

微机械加工技术是发展微型固态集成传感器,微执行器和微机械构件的一种关键技术,它以硅作为基本材料,集合了精密腐蚀、薄膜生长、硅—绝缘体和硅—硅的键合技术、层间连接技术以及其它集成电路的典型工艺去制造各种三维以硅为基础的微机械和微型器件。本文重点介绍微机械加工的几种关键技术和我们的主要研究结果。     

热释电薄膜单片式UFPA器件微桥单元结构研究

采用RF溅射制备出Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3薄膜,剥离法制备出UFPA器件单元所需的图形化金属电极,TMAH溶液进行体硅腐蚀,并且使用保护胶和独特的夹具保护硅片正面免受腐蚀液的腐蚀.总结了一套制作微桥的简便可行的工艺流程,并最终在厚度为300μm的硅基片上成功的制备了厚度小于3 μm的面积为100 μm×100 μm的微桥单元结构.该微桥单元可以满足制备热释电薄膜单片式UFPA器件的要求.     

硅-硅直接键合后硅片的机械减薄过程北大核心

硅-硅直接键合硅片的机械减薄工艺对器件的性能有很大的影响。采用磨削、化学腐蚀和机械/化学抛光的方法对硅-硅直接键合硅片进行减薄加工,分析了减薄过程中各个工序键合片的平整度、弯曲度和翘曲度变化,并对减薄后硅片的厚度均匀性进行了考察。本次实验最终获得了几何参数良好、厚度满足要求且均匀的晶片。磨削过程会使弯曲度和翘曲度升高,可以通过化学腐蚀的方法降低弯曲度和翘曲度,化学腐蚀过程虽然使平整度升高,但可以通过机械/化学抛光的方法降低平整度。采用该减薄技术对直接键合硅片进行机械减薄具有可行性。     

基于各向同性干法刻蚀的大面积悬空Al膜制备

热声传感器随着多孔硅的热致超声发射现象的发现越来越受到关注。热声传感器通过改变器件表面热量而在周围空气中产生交变压力,从而向外发出声波。热声传感器的关键器件是悬空金属薄膜。制备大面积悬空薄膜释放有一定的难度,需要考虑金属薄膜本身的应力与粘附效应。该文提出了两种基于各向同性干法刻蚀的制备金属薄膜的方法,利用XeF2/SF6制备悬空Al膜。由于XeF2与SF6气体刻蚀硅时对于Al有较高的选择比,XeF2对于硅是各向同性刻蚀且有很高的刻蚀速率,而通过设置感应耦合等离子体（ICP）刻蚀机的参数也可利用SF6达到各向同性刻蚀。基于上述特点制备了悬空Al膜,设计相应的制备流程,探索XeF2刻蚀机与ICP刻蚀机合适的刻蚀参数。所制备的悬空Al膜平整、无杂质,具有良好的形貌。     

平面光波回路用均匀折射率厚SiO2膜制备技术研究

通过优化多孔硅氧化工艺制备了高质量的均匀折射率厚SiO2薄膜,该方法具有高效、低成本的显著优点.通过高倍光学显微观察与棱镜耦合仪分析得到多孔硅氧化形成的SiO2膜厚度达到13μm且厚度均匀;折射率为1.444 8;折射率不均匀度小于0.0‰.     

微传感器制备中多孔硅牺牲层技术的研究

采用双槽电化学腐蚀法成功的制备了多孔硅,从多孔硅的SEM照片中发现,孔径尺寸小,均匀性好,腐蚀深度大(超过100μm),在极稀的弱碱溶液中就可以得到去除,然后对双槽化学腐蚀法中腐蚀时间及电流对腐蚀速率的影响进行了研究,最后进一步探讨了多孔硅外貌与硅衬底晶向之间的关系。     

无氨氮化硅薄膜在MEMS硅腐蚀中的应用

研究了等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)生长的无氨氮化硅薄膜作为掩蔽层在MEMS硅腐蚀工艺中的应用。比较了PECVD不同工艺条件(衬底温度和功率)以及不同四甲基氢氧化铵(TMAH)硅腐蚀液温度对无氨氮化硅薄膜硅腐蚀掩蔽效果的影响。通过优化无氨氮化硅薄膜生长条件和硅腐蚀液温度,得到了高质量的氮化硅薄膜,颗粒以及针孔密度较少,0.2μm以上颗粒度小于100,提高了硅腐蚀掩蔽选择比。实验结果显示优化生长条件的氮化硅薄膜(衬底温度350℃,功率30 W),在85℃的TMAH硅腐蚀液中,硅的腐蚀速率为68μm/h,氮化硅薄膜腐蚀速率为33.2 nm/h,硅与氮化硅的腐蚀选择比为2 048,满足MEMS体硅腐蚀工艺对于掩膜特性的要求。     

低压化学气相沉积制备低应力氮化硅膜的研究

采用低压化学气相沉积方法，通过改变工艺气体配比，在硅衬底上生长低应力氮化硅薄膜。用应力仪、椭偏仪对生成的氮化硅薄膜的应力、生长速率、均匀性、折射率及腐蚀速率等进行实验。实验结果表明：低应力氮化硅薄膜制备的关键是增大DCS和NH₃的配比，配比越大，生成的氮化硅薄膜应力越小，折射率越大，耐酸腐蚀能力越强，致密性越好；但随着配比增大，生成的氮化硅薄膜均匀性变差。选择合适的工艺气体配比可在硅衬底上制备出高质量的低应力氮化硅薄膜。     

薄膜厚埋层SOI材料的新制备技术

在结合低剂量注氧隔离(SIMOX)技术和键合技术的基础上,研究了制备薄膜(薄顶层硅膜)厚埋层SOI材料的新技术--注氧键合技术.采用该新技术成功制备出薄膜厚埋层SOI材料,顶层硅厚度130nm,埋氧层厚度lμm,顶层硅厚度均匀性±2%.并分别采用原子力显微镜(AFM)和剖面透射电镜(XTEM)对其表面形貌和结构进行了表征.研究结果表明,SIMOX材料顶层硅通过键合技术转移后仍能够保持其厚度均匀性,且埋氧层和顶层硅之间具有原子级陡峭的分界面,因此注氧键合技术将会是一项有广阔应用前景的SOI制备技术.     

薄膜厚埋层SOI材料的新制备技术

在结合低剂量注氧隔离(SIMOX)技术和键合技术的基础上,研究了制备薄膜(薄顶层硅膜)厚埋层SOI材料的新技术--注氧键合技术.采用该新技术成功制备出薄膜厚埋层SOI材料,顶层硅厚度130nm,埋氧层厚度lμm,顶层硅厚度均匀性±2%.并分别采用原子力显微镜(AFM)和剖面透射电镜(XTEM)对其表面形貌和结构进行了表征.研究结果表明,SIMOX材料顶层硅通过键合技术转移后仍能够保持其厚度均匀性,且埋氧层和顶层硅之间具有原子级陡峭的分界面,因此注氧键合技术将会是一项有广阔应用前景的SOI制备技术.     

薄膜制备新技术

本文介绍制备10μm以下硅膜的新技术——电8化学腐蚀自停止技术.并讨论光照、欧姆接触和pn结空间电荷区等因素对腐蚀特性的影响.     

电气和电子工程用材料科学

TB43 00060026驱动光束不均匀性研究中的硅平面薄膜/周斌,韩明,陆卫昌,徐平,赖珍荃,沈军,邓忠失,吴广明,张勤远,陈玲燕,王压(同济大学Polll研究所)11强激光与粒子束一20()O,12(2)一181一184介绍以氧化、扩散、光刻等现代半导体技术结合化学腐蚀工艺实现对Si片的定向自截止腐蚀,制备获得用于研究驱动光束不均匀性的自支掸Si平面薄膜的工艺。通过台阶仪测量厚度在3一41,In的51平而薄膜,在扫描范围为10001,m时,它的表面粗糙度为几十纳米;SEM测量表明,Si薄膜表面颗粒度在纳米量级;探讨了采用控制扩散、腐蚀参数和表面修饰处理来降低Si膜表…     

SnO_2纳米晶薄膜栅FET式气敏元件的研制

利用溶胶 凝胶法合成出纳米晶SnO2 薄膜 ,该薄膜可以利用化学腐蚀方法光刻腐蚀 ,因此采用传统硅平面工艺可以制作出纳米晶SnO2 薄膜栅FET式气敏元件 ,实现了制备纳米晶材料的溶胶 -凝胶工艺与硅平面工艺的兼容。对器件的测试结果表明 ,纳米晶SnO2 薄膜栅FET式气敏元件可以在常温下工作 ,元件的漏电流在乙醇气体中减小 ,掺杂镧以后 ,漏电流变化幅度增大     

化学浴沉积PbSe多晶薄膜及其光电性能初探

分别以硒脲和硒粉为Se2-制备剂的主要原料,用化学浴沉积法制备了PbSe多晶薄膜.对所制备薄膜用形貌、XRD、TEM和红外透射谱等方法进行表征分析.两种制备方法均获得了结晶度良好的PbSe多晶薄膜.以硒粉所制备PbSe膜颗粒度为1 μm,以硒脲所制备的薄膜颗粒度为0.3μm,小颗粒薄膜出现红外吸收限蓝移现象.测得由所制备的薄膜得到PbSe光导型探测器原型器件的电压响应率为1200V/W.     

集成硅微机械光压力传感器

介绍了一种新颖的集成硅微机械光压力传感器的结构、工作原理、制造工艺和实验结果。该传感器是利用半导体集成电路微细加工技术和各向异性腐蚀相结合的方法，将传输、获取信息的光波导，敏感弹性硅膜和光电探测器集成在一块三维硅基片上得到的。它具有灵敏度高、抗干扰能力强、自身无需电源、防爆、成本低和可靠性高等优点。     

硅基热电堆真空传感器的制造技术

发展了一种与CMOS工艺完全兼容并可在商业化的1.2μm标准CMOS生产流水线上进行流片的硅基热电堆真空传感器的制造技术与流程.传感器为悬浮的多层复合薄膜结构,其上制作了n型多晶硅加热器和20对由p型多晶硅条和铝条构成的热电堆.利用标准制造工艺中铝层图形的掩蔽作用,使用干法刻蚀工艺一方面去除了传感器表面的SiNx层,使复合介质薄膜减至三层介质,即场氧化层、硼磷硅玻璃和层间介质,从而提高了传感器响应率;另一方面去除了传感器区域内腐蚀孔中的多层介质,将其中的硅衬底裸露,以便完成后续的四甲基氢氧化铵(TMAH)体硅各向异性腐蚀工艺,使传感器成为悬浮绝热结构,这种工艺具备铝保护性能,因此腐蚀中无需任何掩模.最终得到的器件尺寸为124 μm×100 μm,在空气压强为0.1 Pa～105 Pa之间的响应电压为26 mV～50 mV,响应时间为0.9 ms～1.3 ms.这种器件的制造技术具有工艺简单、成品率高、成本低、重复性好等特点.