第1章 MEMS及微系统常用材料 1
1.1 衬底和晶片 1
1.1.1 硅材料 1
1.1.2 硅化合物 4
1.1.3 化合物半导体材料 5
1.2 压电材料 6
1.2.1 压电效应 6
1.2.2 石英晶体 6
1.2.3 压电陶瓷 7
1.2.4 聚偏二氟乙烯薄膜 9
1.2.5 ZnO压电薄膜 11
1.3 其他材料 12
1.3.1 磁致伸缩材料 12
1.3.2 形状记忆合金 13
1.3.3 膨胀合金 14
1.3.4 金刚石材料 14
本章小结 15
习题 15
第2章 硅的各向同性腐蚀 16
2.1 各向同性腐蚀原理 16
2.2 影响各向同性腐蚀的因素 17
2.2.1 温度的影响 18
2.2.2 腐蚀液成分的影响 20
2.2.3 成分配比对硅腐蚀形貌及角、棱的影响 21
2.3 各向同性自停止腐蚀 24
本章小结 25
习题 25
第3章 阳极腐蚀 26
3.1 阳极腐蚀原理 26
3.2 影响阳极腐蚀的因素 28
3.2.1 掺杂浓度的影响 28
3.2.2 外部电压及HF浓度的影响 29
3.3 采用阳极腐蚀的自停止腐蚀方法 31
本章小结 32
习题 32
第4章 硅的各向异性腐蚀 33
4.1 硅的各向异性腐蚀原理 33
4.1.1 KOH系统的腐蚀原理 33
4.1.2 成分配比对腐蚀特性的影响 34
4.1.3 成分配比对腐蚀速率与掺杂浓度关系的影响 35
4.1.4 EPW系统腐蚀原理 37
4.1.5 EPW成分配比对腐蚀特性的影响 38
4.2 腐蚀速率与掺杂浓度的关系 41
4.2.1 EPW系统 41
4.2.2 KOH系统 42
4.2.3 EPW和KOH的腐蚀速率与掺锗、磷浓度的关系 44
4.2.4 重掺杂硅自停止腐蚀机制 45
4.2.5 硅的腐蚀 48
4.2.6 重掺杂硅的腐蚀 50
4.3 腐蚀速率与晶体取向的关系 51
4.3.1 晶向与晶面 51
4.3.2 各向异性腐蚀的特点 52
4.3.3 侧向腐蚀速率与晶体取向的关系 54
4.3.4 腐蚀速率与温度的关系 56
4.3.5 各向异性腐蚀的机制 59
4.3.6 各向异性腐蚀剂腐蚀出的微结构的特点 60
4.3.7 凸角腐蚀及补偿 63
4.4 各向异性自停止腐蚀的方法 69
4.4.1 SiO2的腐蚀 69
4.4.2 重掺杂自停止腐蚀技术 71
4.4.3 （111）面自停止腐蚀技术 71
本章小结 71
习题 72
第5章 电钝化腐蚀 73
5.1 电钝化腐蚀原理 73
5.1.1 电钝化腐蚀的电流—电压特性 73
5.1.2 电钝化腐蚀机制 74
5.2 电钝化腐蚀的相关因素 76
5.2.1 光照对电钝化腐蚀的影响 79
5.2.2 PN结自停止腐蚀方法 80
5.2.3 PN结自停止腐蚀的原理 80
5.2.4 PN结自停止腐蚀的四电极系统 82
5.2.5 制备悬臂梁的方法 84
5.3 制备P型硅膜的脉冲电压方法 86
5.3.1 电钝化层的溶解性 86
5.3.2 P型硅膜的制备 87
本章小结 88
习题 88
第6章 自停止腐蚀技术 89
6.1 异质自停止腐蚀方法 89
6.1.1 注入损伤自停止腐蚀 89
6.1.2 Si—SiO2结构自停止腐蚀 90
6.1.3 Si1-xGex—Si异质结自停止腐蚀 90
6.2 自停止腐蚀方法的比较 92
6.2.1 轻掺杂自停止腐蚀方法 92
6.2.2 阳极自停止腐蚀方法 92
6.2.3 重掺杂自停止腐蚀方法 92
6.2.4 （111）面自停止腐蚀方法 93
6.2.5 电钝化PN结自停止腐蚀方法 93
本章小结 94
习题 94
第7章 非晶薄膜的腐蚀与表面微加工 95
7.1 非晶薄膜的腐蚀 95
7.2 表面微加工技术 96
7.2.1 牺牲层制备微结构技术 96
7.2.2 硅体表面加工 97
7.3 表面微机械加工技术的应用 99
7.4 硅的直接激光加工 100
7.5 LIGA技术 101
本章小结 102
习题 102
第8章 静电键合技术 103
8.1 玻璃的导电性 103
8.2 静电键合原理 105
8.3 影响静电键合的因素 107
8.3.1 键合力的引入 107
8.3.2 阴极形状对键合的影响 107
8.3.3 键合体之间的引力 108
8.3.4 非导体玻璃对静电力的影响 108
8.3.5 导电玻璃对静电力的影响 110
8.3.6 极化区中残余电荷的作用 110
8.3.7 表面粗糙度对键合的影响 111
8.3.8 弹性形变、塑性形变和黏滞流动对键合的影响 111
本章小结 112
习题 112
第9章 硅热键合技术 113
9.1 硅直接键合过程 113
9.1.1 硅直接键合工艺 113
9.1.2 硅直接键合机制 113
9.2 与硅直接键合工艺相关的因素 114
9.2.1 表面处理的作用 114
9.2.2 温度对键合的影响 114
9.2.3 表面平整度对键合的影响 117
9.3 硅直接键合界面的特性 119
9.3.1 键合界面的杂质 119
9.3.2 键合界面的晶格结构 119
9.4 硅直接键合工艺的表征技术 121
9.4.1 孔洞的检测 121
9.4.2 界面电特性的测量 122
9.4.3 键合引入的应力表征 124
本章小结 126
习题 126
第10章 超大规模集成电路工艺 127
10.1 光刻的分辨率 127
10.2 紫外线曝光 128
10.3 X射线曝光和电子束曝光 129
10.4 极端远紫外线光刻技术 131
10.5 刻蚀 134
10.5.1 SiO2的刻蚀 134
10.5.2 多晶硅化金属的刻蚀 136
10.5.3 铝及铝合金的刻蚀 137
10.6 阻挡金属的溅射镀膜 138
10.6.1 TiN 139
10.6.2 钛钨合金 139
10.6.3 硅化钨和钨 139
10.7 表面组装技术 142
10.8 SMT的发展方向 143
10.9 表面组装半导体器件 144
本章小结 145
习题 145
第11章 掺杂工艺 146
11.1 掺杂 146
11.1.1 掺杂的概念 146
11.1.2 掺杂的两种方法 146
11.1.3 掺杂工艺流程 147
11.2 扩散 147
11.2.1 扩散原理 147
11.2.2 扩散工艺步骤 150
11.2.3 扩散设备、工艺参数及其控制 151
11.2.4 常用扩散杂质源 158
11.3 离子注入 159
11.3.1 离子注入原理 160
11.3.2 离子注入的重要参数 161
11.3.3 离子注入掺杂工艺与扩散掺杂工艺的比较 163
11.4 离子注入机 163
11.4.1 离子注入机的组成与工作原理 163
11.4.2 退火 172
11.4.3 离子注入工艺、规范操作 173
11.4.4 离子注入使用的杂质源及注意事项 174
11.4.5 关键工艺控制 175
11.4.6 离子注入的应用 176
11.5 掺杂质量控制 179
11.5.1 结深的测量及分析 179
11.5.2 掺杂浓度的测量 180
11.5.3 污染 184
11.6 掺杂实验 185
11.6.1 扩散工艺模拟实验 185
11.6.2 离子注入工艺模拟实验 185
本章小结 186
习题 186
第12章 平坦化 187
12.1 概述 187
12.2 传统平坦化技术 189
12.2.1 反刻 189
12.2.2 玻璃回流 190
12.2.3 旋涂玻璃法 190
12.3 化学机械平坦化 191
12.3.1 CMP的优点和缺点 191
12.3.2 CMP机理 192
12.3.3 CMP实现 197
12.3.4 CMP工艺控制 208
12.3.5 CMP应用 213
12.4 CMP质量控制 219
12.4.1 膜厚的测量及均匀性分析 220
12.4.2 晶圆表面状态的观测方法及分析 221
本章小结 223
习题 223
参考文献 224