CMOS工艺中体硅正面释放技术研究

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CMOS MEMS是传感器发展的一大趋势,它将MEMS器件和接口电路集成在一块芯片上。利用CMOS标准流程+MEMS后处理工艺制造的微型传感器能够实现低成本、高性能、高度一致性和大规模生产,这也是MEMS传感器相对于传统传感器的显著优势。 体硅正面释放技术简化了工艺流程和操作难度,容易形成工艺标准,并且相对与背面释放技术,腐蚀时间大大缩短,因此越来越受到研究者的重视。 本课题的目标是建立与CMOS工艺兼容的体硅正面释放MEMS后处理技术,主要是实现湿法腐蚀中芯片正面的结构保护,并利用PN结自停止腐蚀释放N阱。 利用掺硅的TMAH溶液对铝的腐蚀速率慢并且与CMOS工艺兼容的特点,可实现对用铝做腐蚀掩膜的CMOS结构的保护。本文研究了用于释放铝保护芯片的掺硅TMAH溶液相关特性,主要包括:TMAH溶液浓度、掺入硅粉的比例、掺入过硫酸铵的影响、硅片的腐蚀形貌、腐蚀硅片的速率、长时间腐蚀时铝保护膜的情况等,结合各方面因素最终确定既能很快腐蚀硅又能实现铝保护并且便于实现电钝化腐蚀的溶液配比。在此基础上分析了影响电钝化腐蚀特性的各种因素,对已确定的腐蚀溶液进行深入研究,测量了不同类型的硅片在其中的I-V特性。设计了体硅正面释放实验,在版图中加入常用的各种MEMS结构,利用正面保护+PN结自停止腐蚀技术在铝保护层完好的情况下成功释放出了结构。 实验结果证明CMOS兼容的体硅正面释放技术完全可行,可以做进一步研究将其应用于后处理工艺中,为以后利用此技术制作各类传感器奠定了良好的基础。
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