第2章电子与制程-网路邮局汇编.ppt

BioMEMSChapter 2 electronic material processing 2.1 Introduction 依結構分，電子材料分為： 基底材料（Bulk materials） 矽（silicon） 砷化鎵（gallium arsenide） 薄膜材料（Thin film materials） 熱氧化矽 （Thermal silicon oxide） 介電層 （Dielectric layers） 複晶矽 (poly-Si) （Polycrystalline silicon） 金屬膜 (主要為鋁) （Metal film） 2.2.1 Oxide Film Formation by Thermal Oxidation 在矽晶圓上以熱氧化方式長出SiO2層 矽氧化反應： Si + O2 → SiO2 Si + 2H2O → SiO2 + H2 矽熱氧化裝置 氧化矽化學結構 2.2.3 Deposition of Silion Dioxide and Silicon Nitride 一般在基板上形成薄膜有三種沉積方法(CVD) 常壓化學氣相沉積 (APCVD) 低壓化學氣相沉積 (LPCVD) 電漿輔助化學氣相沉積 (PECVD) CVD反應 SiH4 + O2 → SiO2 + 2H2 SiCl2H2 + 2H2O → SiO2 + 2H2 + 2HCl 3SiCl2H2 + 4NH3 → Si3N4 + 6HCl + 6H2 CVD裝置 Step coverage： CVD與熱氧化法比較 2.2.3 Polysilicon Film Deposition Polysilicon 在MEMS中可作為結構材料或電極 化學反應 SiH4 → Si + 2H2 用於MEMS的電子材料 2.3 Pattern Transfer 2.3.1 The lithographic Process Lithography:由罩幕（mask）轉印幾何圖案(pattern)到光阻(photoresist) 微影效能性質的三項參數： 解析度（resolution） 對準度（registration） 產出（throughput） 微影的光源： UV e-beam X- ray 圖案轉印方式： Shadow printing Projection Printing 2.3.2 Mask Formation 罩幕圖案形成過程： Layout Mask level Glass reticule Final mask 罩幕製作機 罩幕覆蓋材料 低解析度：選軟性材料 高解析度：選硬質材料 2.3.3 Resist 光阻： 正光阻 負光阻 光阻材料 形成光阻層的方法：spin coating Lift-off teshique：以正光阻製作高解析度獨立元件 2.4 Etching Electronic Materials Etching : 使材料顯現微影圖樣與結構的方法 濕式蝕刻（wet chemical etching） 矽蝕刻 蝕刻液：HNO3/HF/H2O 反 應： Si + 2H+ → Si2+ + H2 ， H2O → (OH)- + H+ Si2+ +2(OH)- → Si(OH)2 → SiO2+H2 SiO2+6HF → H2SiF6 + 2H2O 蝕刻製程的特性參數 Etching rate Etch selectivity Etch uniformity 乾式蝕刻（dry etching） 多晶矽蝕刻 蝕刻氣體：氯 反應： nCl → nCl+ + ne , e + Cl2 → 2Cl + e nCl = Si + nCl → SiCln 蝕刻系統 2.5 Doping semiconductors 蝕刻的方向性 Doping的目的： Doping的原子結構狀態： Doping材料 Doping的方法 擴散（diffusion） 離子佈植（Ion Implantation） * * 電子材料是指用於IC製作中的材料，有一部份用作MEMS材料 2.2 Electronic Materials and Their Deposition