微机电系统总复习

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1、第一章微机电系统（MEMS）概论掌握MEMS的基本概念、尺度范围；w1-1试给出微机电系统的定义。微机电系统，是在微电子技术基础上结合精密机械技术发展起来的一个新的科学技术领域。一般来说，MEMS是指可以采用微电子批量加工工艺制造的，集微型机械元件和微电子于一体的微型器件、微型系统。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的集成微器件、微系统。典型MEMS器件的长度尺寸约在1um~1mm。了解MEMS技术的发展过程掌握MEMS与微电子技术的对比特征；1.微型化Miniaturizatio

2、n。微米量级空间里实现机电功能，典型MEMS器件的长度尺寸约在1um~1mm。2.集成化MicroeletronicsIntegration，从而提高功能密度。3.规模化MassFabricationwithPrecision。采用微加工，形成类似IC的高精度批量制造、低成本、低消耗特征MEMS的加工与一般传统加工方法的对比特征。w1-4微型机件的加工与一般传统加工方法的区别在哪里？1.两者设计与制作方法不同。2.控制方法和工作方式不同。3.与环境的关系不同。4.不能忽略尺度效应。理解MEMS微尺度效应的概念。w1-5尺度效应的概念。传统机械材料是

3、经过熔炼、压延、切削加工成形，微机械结构的加工使其物理性能与整体材料不同，其性能随构件结构和制造工艺参数变化很大。尺寸微小化对材料的力学性能和系统的物理特性产生很大影响第二章MEMS材料掌握微机电系统主要材料——硅的晶体结构；二氧化硅、氮化硅、碳化硅基本物理性能、用途和制备方法晶体结构:硅属于立方晶体结构SiO2：1作为选择性掺杂的掩模：SiO2膜能阻挡杂质(例如硼、磷、砷等)向半导体中扩散的能力。2作为隔离层：器件与器件之间的隔离可以有PN结隔离和SiO2介质隔离。SiO2介质隔离比PN结隔离的效果好，它采用一个厚的场氧化层来完成。3作为缓冲层：

4、当Si3N4直接沉积在Si衬底上时，界面存在极大的应力与极高的界面态密度，因此多采用Si3N4/SiO2/Si结构可以除去Si3N4和衬底Si之间的应力。4作为绝缘层：在芯片集成度越来越高的情况下就需要多层金属布线。它之间需要用绝缘性能良好的介电材料加以隔离，SiO2就能充当这种隔离材料。5作为保护器件和电路的钝化层：在集成电路芯片制作完成后，为了防止机械性的损伤，或接触含有水汽的环境太久而造成器件失效，通常在IC制造工艺结束后在表面沉积一层钝化层，掺磷的SiO2薄膜常用作这一用途。6.填充空腔的牺牲层。氮化硅：耐腐蚀，能为器件提供优良的钝化层。高

5、机械强度，适合做很薄的器件，如膜片、梁（厚度约1um）等。掌握微机电系统最常用的功能材料、应用特点，了解其制备方法（沉积、外延、掺杂、..）。求下列4种标准晶片能容纳尺寸为2mm*4mm芯片的最大数量。芯片在硅片上平行排列，间距0.25um。标准晶片尺寸和厚度:(1)Φ100mm（4in）*500um，(2)Φ150mm（6in）*750um，(3)Φ200mm（8in）*1mm，(4)Φ300mm（12in）*750um。第三章MEMS的制造技术1.理解IC工艺的基本概貌、流程；理解薄膜相关的三大类工艺：氧化、沉积、外延，区别不同工艺特点；理解掺

6、杂原理及应用；掌握光刻工艺原理与技术特点（正胶和负胶特点）。氧化：将硅片在氧化环境中加热到900~1000℃，在硅表面生长出一层二氧化硅的成膜技术。根据氧化剂分类：水蒸气氧化——氧化剂是水蒸气干氧氧化——氧化剂是氧气湿氧氧化——氧化剂是水蒸气和氧气的混合物。（氧化膜质量好、速度快）氧化速率受氧气压力和晶体取向影响。化学气相沉积使一种或数种物质的气体以某种方式激活后，在衬底表面发生化学反应，并淀积出所需固体薄膜的生长技术。可制备金属膜、介质膜、多晶硅膜等。已发展多种实用的CVD技术。按淀积温度可分为低温（200-500℃），中温（500-1000℃）

7、，高温（1000-1200℃）三种；按反应压力分为常压与低压；按反应壁温度可分为热壁与冷壁两类，按反应激活方式可分为热激活、等离子体激活，光激活等。目前最常用的是常压冷壁、低压热壁、等离子激活等三种淀积方法。物理气相淀积是通过能量或动量使被淀积的原子（也可能是分子团）逸出，经过一段空间飞行后落到衬底上而淀积成薄膜的方法。外延：在单晶体基底上生长一层单晶体材料薄膜。典型厚度1~20um。特点：外延层能形成与沉底相同的晶向，因而可在外延层上进行各种横向或纵向的掺杂分布和蚀刻加工，可利用外延形成的单晶及p-n结，实现自停止蚀刻。外延沉积技术：气相外延（V

8、PE）、分子束外延（MBE）、液相外延（LPE）。掺杂：掺杂是人为的方法.将所需杂质按要求的浓度与分布掺入到材料中,以达到