标准工艺——三层多晶硅的表面牺牲层工艺设计手册

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1、三层多晶硅表面牺牲层标准工艺流程介绍及设计规则TPSMPprocessoverviewanddesignrules（Three-layerPolysiliconSurfaceMicromachiningProcess）北京市颐和园路5号北京大学微米/纳米加工技术国家重点实验室——————————————————————————————————Copyright©2004byIME－PKUMEMSLAB.Allrightsreserved.目录1文件信息11.1标准工艺名称11.2文件版本11.3文件范围11.4文件目标11.5内容11.6订定依据1

2、1.7其他12设计规则内容32.1各层薄膜材料32.2工艺流程说明42.3版图设计规则142.3.1定义图层名称142.3.2规则分类说明142.3.3各图层最小线宽、最小间距及最大间距等152.3.4各图层之间的相互关系的规则163其他事项183.1其他版图设计注意事项183.2制版相关事宜183.3材料特征183.4其他18参考文献19北京大学微电子所MEMS国家重点实验室1文件信息1.1标准工艺名称三层多晶硅表面牺牲层工艺，TPSMP（Three－layerPolysiliconSurfaceMicromachiningProcess）。1.

3、2文件版本α版1.3文件范围本文件仅适用于北京大学微电子所MEMS国家重点实验室的三层多晶硅表面牺牲层工艺。1.4文件目标为将北大微纳加工国家重点实验室建成一个开放的加工平台的对外开放，根据本实验室的工艺加工能力及表面牺牲层工艺之特点，编定出该文件，供以本实验为加工平台的客户在进行工艺设计时参考。1.5内容客户从该文件可以获得以下信息：a．工艺流程的介绍；b．版图的设计规则；c．其他版图设计需注意的事项；1.6订定依据本文件中提到的各项规则乃根据三方面考量得出：多数客户的需求；本实验室加工能力；成品率最高。由于表面牺牲层的工艺研究尚在不断进行中，本

4、文件还会不断进行相应的修改。1.7其他a．版图设计完成后，勿必将工艺结构示意图、工艺流程、版图、版图说明一并交本实验室人员审查，审查修改通过后方可由客户或本实验室代为制版；对于未经相关人员审查而擅自制版，造成的流水损失，实验室不予负责；-18-北京大学微电子所MEMS国家重点实验室a．投片前，请将上述文件的最终版本、按规定明确标识版号的光刻版交付实验室；b．版图及文件提交方式：版图需为GDSii、cif、或tdb格式。dchazhang@ime.pku.edu.cnftp://162.105.201.54/incoming/外加工1设计规则内容2.

5、1各层薄膜材料图2－1、2－2是采用本标准工艺加工的转轴及悬臂梁这两种典型结构的剖面图，选择多晶硅（POLY0）为电气连接层材料，多晶硅(POLY1/POLY2)为结构层材料，PSG为牺牲层材料，氮化硅（NITRIDE）为绝缘层、抗腐蚀层材料，氧化硅（OXIDE）为氮化硅的应力缓冲层，金属层（METAL）用金或铝。表2－1为各层材料的厚度以及加工精度等指标，膜厚是工艺参数为确定值，不作为设计参数提供给客户进行设计。客户只能在2维方向上设计器件尺寸。客户如在厚度上有特殊需求，请与实验室联系确定可行性。表2－1材料选择总结各层材料厚度(Å)精度片内均匀

6、性片间均匀性SiO230008％3％5％Si3N418008％3％5％POLY030008％3％5％PSG1200008％3％5％-18-北京大学微电子所MEMS国家重点实验室POLY1200008％3％5％PSG270008％3％5％POLY2200008％3％5％Cr/Au300/15008％3％5％Al（可选）100006％//图2－1释放前的结构剖面图图2－2释放后的结构剖面图2.1工艺流程说明下面介绍本标准工艺的工艺流程，采用较为典型的转轴与悬臂梁结构的剖面图来说明工艺流程。1.硅片的选择选用4寸（100mm）片，N型，晶向<100>，电

7、阻率2～4Ω•cm，电阻率不宜选择较大，否则容易在衬底与二氧化硅界面积累电荷，进而导致衬底和POLY0有电荷穿通现象。-18-北京大学微电子所MEMS国家重点实验室图2－3裸硅片1.氧化硅层制备采用湿法氧化方法加工得到氧化硅，氧化温度为1000℃。图2－4淀积氧化层2.氮化硅层制备氮化硅采用LPCVD方法制备，淀积温度为780℃。图2－5淀积氮化硅层3.零层多晶硅制备多晶硅采用LPCVD方法制备，温度610℃。图2－6淀积多晶硅层4.零层多晶硅掺杂注入磷31，，剂量5E15，能量80Kev。图2－7零层多晶硅掺杂5.第一次光刻在光刻胶上得到POLY

8、0图形。-18-北京大学微电子所MEMS国家重点实验室图2－8第一次光刻1.刻蚀得到POLY0图形采用反应离子刻蚀（RIE