高深宽比深隔离槽的刻蚀技术研究

体硅集成MEMS器件中的一个非常重要的技术就是微结构与电路部分的电隔离和互连。由于体硅工艺与传统CMOS工艺不兼容，所以形成高深宽比的深隔离槽(宽约3μm，深20～100μm)是体硅集成中急待解决的工艺难题。本文采用MEMS微加工的DRIE(Deep Reactive Ion Etclaing)技术、热氧化技术和多晶硅填充技术，形成了高深宽比的深电隔离槽(宽3．6μm，深85μm)。还提出了一种改变深槽形状的方法，使深槽的开口变大，以利于多晶硅的填充，避免了空洞的产生。     

复合型高深宽比沟槽标准样板

硅基MEMS器件中存在大量高深宽比结构,对这些结构进行线宽和深度的无损检测,是当前的热点问题。为了实现对这些高深宽比结构无损测量系统的准确校准,采用半导体工艺研制了一系列高深宽比沟槽标准样板,宽度范围2~30 μm、深度范围10~300 μm,其深宽比最大达到30∶1。为了满足样板的校准功能,设计了多种特征结构,包括辅助定值结构、测量定位结构和定位角结构等,还设计了样板量值的表征与考核方法。考核量值包括线宽尺寸、沟槽深度尺寸和均匀性。使用扫描电镜对标准样板进行了测试,结果表明该标准样板可以用于校准近红外宽光谱干涉显微测量系统。     

MEMS器件制造工艺中的高深宽比硅干法刻蚀技术

硅的高深宽比刻蚀技术是MEMS领域中的一项关键工艺。在硅片上形成高深宽比沟槽并拥有垂直侧壁结构是现在先进MEMS器件的一个决定性要求。本文分别介绍了国际上近年来使用F基和Cl2等离子体获得高深宽比的刻蚀方法并进行了比较,总结了各自的优缺点及适用范围。     

高深宽比硅基微纳结构制造方法及其应用

三维高深宽比硅基结构是基于微纳制造技术的功能载体或执行机构。其由于小尺寸特征而获得特殊的微纳效应,具有灵敏度高、分辨率高、噪声低、位移量小等特点,在光电、生物、微能源和集成互连等技术领域具有广泛应用前景。主要分析了高深宽比硅基微纳结构的种类及特点;系统综述了该结构的制造方法及国内外研究现状;详细描述了不同外形特征结构的应用领域;从工艺标准、建模仿真、批量生产等方面讨论了高深宽比硅基微纳结构制造存在的技术瓶颈问题,并对高深宽比硅基微纳结构的可靠制造与发展趋势进行了展望。     

Alchimer与CEA-Leti签署协作合约以评估高深宽比TSV应用的金属化制程

近日,Alchimer,SA宣布与法国研究机构CEA—Leti达成协作合约,以评估和实施Alchimer为300mm晶圆大批量生产的湿式沉积工艺。该专案将为隔离层、阻挡层和晶种层评估Alchimer的Electrografting（eGTM）和Chemicalgrafting（cGTM）制程。Alchimer的湿式沉积工艺已经证明,因其无论通过形貌、直径还是深度均能以保形方式涂覆,所以可以实现20：1深宽比的硅通孔（TSV）。     

光刻结合热解制备高深宽比碳微结构的新方法

将以光刻胶作为有机前驱物的热解成碳工艺与厚胶光刻工艺结合后,形成一种新的用于制备碳微结构的"C-MEMS(carbon-MEMS)"工艺,它流程简单、成本低、可重复性强且结构设计灵活.该工艺制备出的碳微结构具有较高深宽比(约为101)、良好的导电、导热和机械性能、优良的生物兼容性及化学惰性.综述了其发展过程和研究近况,介绍了该工艺的流程、可重复制备的典型结构以及一些特殊结构如碳纳米纤维等,阐明了其在三维微电池和介电电泳生物芯片等多个领域的应用,预见了该工艺可作为连接纳米、微米级结构的桥梁,将碳纳米纤维用于制备高表面积MEMS结构的前景.     

高深宽比硅通孔检测技术研究

由于SEM显微镜、FIB显微镜检测高深宽比硅通孔耗时、费用高,研究了垂直扫描白光干涉技术检测硅通孔的可行性。设定刻蚀/钝化时间比率,改变深硅刻蚀功率和刻蚀时间,获得不同深度和侧壁粗糙度的硅通孔,并用垂直扫描白光干涉技术进行检测。研究结果表明垂直扫描白光干涉技术可以观察硅通孔的形状、测量侧壁粗糙度、精确无损测量硅通孔深度,可以替代SEM、FIB检测方法。     

基于ICP的硅高深宽比沟槽刻蚀技术

介绍了电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术的基本概念。结合英国STS公司的STS multiplex ICP system刻蚀机,介绍了刻蚀机原理及刻蚀过程。对硅深槽刻蚀技术进行了分析,对其中Footing效应、Lag效应和侧壁光滑问题提出了优化方案,最后在实验的基础上得出了能够刻蚀出高质量硅深沟槽的刻蚀参数。     

用SU-8胶制高深宽比微结构的试验研究

SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶，它适于超厚、高深宽比的MEMS微结构制造。但SU-8胶对工艺参数很敏感。采用正交试验设计方法对其工艺进行分析。采用三个因素进行试验，对试验进行了分析。以200μm厚的SU-8为例进行试验研究，得到光刻胶图形侧壁陡直，分辨率高，与基底附着性能，深宽比大于20。     

双重掩蔽层实现石英晶体高深宽比刻蚀

由于石英晶体的刻蚀速率小,要实现石英晶体的高深宽比刻蚀,常用的光刻胶或金属掩膜不能满足工艺要求。提出使用双重掩蔽层的方法实现石英晶体的高深宽比刻蚀,即石英晶体和单晶硅键合,然后在单晶硅表面生长二氧化硅,二氧化硅作为刻蚀单晶硅的掩蔽层,单晶硅作为刻蚀石英晶体的掩蔽层。ICP刻蚀过程使用SF6作为刻蚀气体、C4H8作为钝化气体、He作为冷却气体。控制好气体的流量和配比,选择合适的射频功率,能刻蚀出深度为30μm,宽度为50μm的深槽。该工艺对开发新型石英晶体器件有积极的意义。     

先进DRAM驱动高深宽比刻蚀的发展

DRAM器件制造商通过缩小设计规则、芯片尺寸来提高存储器性能和密度的方法，正面临着众多挑战。增大电容面积，使用更高介电常数的材料，以及减薄介电材料厚度等方法都能够继续延续电容的形式和功能。     

高深宽比倾斜沟槽的深硅刻蚀技术

针对微电子机械系统(MEMS)行业对3D加工日益增长的需求,提出了一种结合法拉第笼和倾斜衬底支架,利用改进的BOSCH工艺进行任意角度深硅刻蚀的创新工艺方案。首先通过仿真计算对法拉第笼的特征尺寸进行了优化,进一步采用法拉第笼和用于制备倾角的衬底支架,对BOSCH工艺参数进行了调整,最终获得了倾角为30°、深度超过25μm、深宽比高达7.9∶1的倾斜沟槽。结果表明利用法拉第笼和倾斜衬底支架,采用深硅刻蚀工艺可以制备高深宽比的倾斜沟槽,而且沟槽角度可以通过加工不同倾角的支架实现。结合法拉第笼和倾斜衬底支架进行等离子体刻蚀可为其他倾斜结构的制备工艺提供参考。     

高深宽比金属光栅制备及中红外波段传感特性

利用纳米压印结合溅射和反应离子刻蚀工艺制备了具有高深宽比的金光栅,使用傅里叶变换红外光谱仪测得了反射谱线.测量结果显示,只在p偏振光垂直于光栅矢量方向入射条件下才存在共振反射峰,证明了“伪表面等离子体激元波”的存在.基于严格耦合波分析理论计算了金属光栅的反射率,研究了其作为中红外波段波长调制型表面等离子体共振传感器的可行性.数值计算表明负级次衍射光波对应的共振反射峰的移动能获得较高的波长灵敏度.对于深宽比为10的金光栅结构,+1级次和-3级次衍射光波对应的波长灵敏度分别为1600 nm/RIU和5000 nm/RIU,品质因子分别为20 RIU-1和60RIU-1.     

TSV制程关键工艺设备技术及发展

论述了TSV技术发展面临的设备问题,并重点介绍了深硅刻蚀、CVD/PVD沉积、电镀铜填充、晶圆减薄、晶圆键合等几种制约我国TSV技术发展的关键设备。     

40nm节点高深宽比接触孔刻蚀电性能稳定性改善

随着工艺节点减小,对高深宽比接触孔形貌和关键尺寸的精准控制变得愈加困难。基于40 nm逻辑器件量产数据,研究了高深宽比接触孔刻蚀工艺参数和刻蚀设备内部耗材的磨损对器件电性能稳定性的影响,并提出了工艺改进方案。通过减小SiO_2厚度,减小接触孔深宽比,从而改善孔内聚合物在孔底部沉积的问题;通过优化刻蚀工艺参数提高SiN/SiO_2刻蚀选择比,保持刻蚀后SiO_2的厚度与改进前工艺相同。测试结果表明,工艺改进后接触孔底部关键尺寸稳定性提升36%,接触电阻稳定性提升20%。通过工艺改进提高了电参数稳定性,对40 nm工艺节点逻辑器件产品良率提升起到了关键作用。     

硅基板盲孔制备及填镀铜工艺研究

分析了影响硅基板盲孔制备及填镀铜质量的因素,进行了硅基板盲孔制备、绝缘层/阻挡层/种子层淀积、硅孔填镀铜等试验,通过对硅基盲孔填镀前处理、盲孔填镀铜等关键技术进行分析,得出加工过程中应该控制的要点和注意事项。     

基于通孔双面分步填充的TSV制备方法

以硅通孔(TSV)为核心的2.5D/3D集成技术是未来高密度封装的主导技术,但是现有的TSV制备技术需依赖高难度的技术和昂贵的设备。提出了一种通孔双面分步填充工艺,先将通孔的一端电镀封口,然后再从另外一端进行电镀填充。此方法避免了难度很高的大深宽比孔中的种子层制备和自底向上的电镀工艺,降低了加工难度。通过工艺改进解决了狭缝缺陷和凸起/空洞缺陷问题,得到了无孔隙的填充孔径为30μm、孔深为300μm、深宽比为10∶1的TSV阵列。通过电学实验测量了所得TSV的电阻。实验结果证明了其填充效果和导电能力,为实现超小型化封装提供了新的技术思路。     

3D封装与硅通孔(TSV)工艺技术

在IC制造技术受到物理极限挑战的今天,3D封装技术越来越成为了微电子行业关注的热点。对3D封装技术结构特点、主流多层基板技术分类及其常见键合技术的发展作了论述,对过去几年国际上硅通孔（TSV）技术发展动态给与了重点的关注。尤其就硅通孔关键工艺技术如硅片减薄技术、通孔制造技术和键合技术等做了较详细介绍。同时展望了在强大需求牵引下2015年前后国际硅通孔技术进步的蓝图。     

高深宽比硅通孔的SAPS兆声波清洗技术

硅通孔(TSV)是三维系统集成的关键技术和发展趋势,目前已经可以实现深宽比为10∶1的TSV结构,且向着更高深宽比方向发展。在TSV制造工艺中,硅通孔刻蚀后的清洗是目前的关键技术难点之一。针对TSV刻蚀的工艺特点和TSV结构的特点,基于气体交替技术的硅刻蚀反应副产物种类以及清洗过程清洗液在TSV孔内的流体特性进行分析,探讨了一种基于现有清洗液,利用空间交变相位移(SAPS)兆声波技术进行TSV刻蚀后的清洗方法,并阐述了该清洗工艺的特点及前后工艺间的相互影响。研究结果表明,SAPS兆声波清洗能高效去除深孔内刻蚀残余产物,在TSV工艺集成中有较好的应用前景。