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MEMS三維芯片集成技術 版權信息
- ISBN：9787122427113
- 條形碼：9787122427113 ; 978-7-122-42711-3
- 裝幀：精裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
MEMS三維芯片集成技術 本書特色
★ 后摩爾時代的MEMS芯片先進技術路線圖★ 原著主編是國際MEMS權威江刺正喜教授★ 全面梳理業內前沿的MEMS芯片技術工藝★ 提供MEMS三維芯片集成技術的發展思路★ 聚焦行業重大需求的集成電路先進技術★ 為解決卡脖子技術提供重點的研究方向
MEMS三維芯片集成技術 內容簡介
《MEMS三維芯片集成技術》一書由微機電系統（MEMS）領域的國際著名專家江刺正喜教授主編，對MEMS器件的三維集成與封裝進行了全面而系統的探索，梳理了業界前沿的MEMS芯片制造工藝，詳細介紹了與集成電路成熟工藝兼容的MEMS技術，重點介紹了已被廣泛使用的硅基MEMS以及圍繞系統集成的技術。主要內容包括：體微加工、表面微加工、CMOSMEMS、晶圓互連、晶圓鍵合和密封、系統級封裝等。本書全面總結了各類MEMS三維芯片的集成工藝以及目前*先進的技術，非常適合MEMS器件、集成電路、半導體等領域的從業人員閱讀，為后摩爾時代半導體行業提供了發展思路以及研究方向，并且為電路集成和微系統的實際應用提供了一站式參考。
MEMS三維芯片集成技術 目錄
第1部分 導論 1
第1章概述2
參考文獻8
第2部分 片上系統（SoC） 9
第2章體微加工10
2.1體微加工技術的工藝基礎11
2.2基于晶圓鍵合的體微加工技術14
2.2.1SOI MEMS14
2.2.2空腔SOI技術19
2.2.3玻璃上硅工藝：溶片工藝（DWP）20
2.3單晶圓單面加工工藝24
2.3.1單晶反應刻蝕及金屬化工藝（SCREAM）24
2.3.2犧牲體微加工（SBM）27
2.3.3空腔上硅（SON）28
參考文獻32
第3章基于MIS工藝的增強體微加工技術36
3.1多層3D結構或多傳感器集成的重復MIS循環36
3.1.1PS3型結構的壓力傳感器36
3.1.2P G集成傳感器39
3.2壓力傳感器制備：從MIS更新到TUB41
3.3用于各種先進MEMS器件的MIS擴展工藝43
參考文獻44
第4章外延多晶硅表面微加工46
4.1外延多晶硅的工藝條件46
4.2采用外延多晶硅的MEMS器件46
參考文獻51
第5章多晶SiGe表面微加工53
5.1介紹53
5.1.1SiGe在IC芯片和MEMS上的應用53
5.1.2MEMS所需的SiGe特性54
5.2SiGe沉積54
5.2.1沉積方法54
5.2.2材料性能對比54
5.2.3成本分析55
5.3LPCVD多晶SiGe56
5.3.1立式爐56
5.3.2顆？刂57
5.3.3過程監測和維護57
5.3.4在線測量薄膜厚度和鍺含量58
5.3.5工藝空間映射59
5.4CMEMS加工60
5.4.1CMOS接口問題61
5.4.2CMEMS工藝流程62
5.4.3釋放67
5.4.4微蓋的Al-Ge鍵合68
5.5多晶SiGe應用69
5.5.1電子定時諧振器/振蕩器69
5.5.2納米機電開關71
參考文獻74
第6章金屬表面微加工78
6.1表面微加工的背景78
6.2靜態器件79
6.3單次運動后固定的靜態結構80
6.4動態器件81
6.4.1MEMS開關81
6.4.2數字微鏡器件83
6.5總結86
參考文獻87
第7章異構集成氮化鋁MEMS諧振器和濾波器88
7.1集成氮化鋁MEMS概述88
7.2氮化鋁MEMS諧振器與CMOS電路的異構集成89
7.2.1氮化鋁MEMS工藝流程90
7.2.2氮化鋁MEMS諧振器和濾波器的封裝91
7.2.3封裝氮化鋁MEMS的重布線層92
7.2.4選擇單個諧振器和濾波器頻率響應93
7.2.5氮化鋁MEMS與CMOS的倒裝芯片鍵合94
7.3異構集成自愈濾波器96
7.3.1統計元素選擇（SES）在CMOS電路AlN MEMS濾波器中的應用96
7.3.2三維混合集成芯片的測量98
參考文獻99
第8章使用CMOS晶圓的MEMS102
8.1CMOS MEMS的架構及優勢簡介102
8.2CMOS MEMS工藝模塊107
8.2.1薄膜工藝模塊109
8.2.2基底工藝模塊113
8.32P4M CMOS平臺（0.35μm）115
8.3.1加速度計115
8.3.2壓力傳感器116
8.3.3諧振器117
8.3.4其他120
8.41P6M CMOS平臺（0.18μm）120
8.4.1觸覺傳感器120
8.4.2紅外傳感器122
8.4.3諧振器124
8.4.4其他127
8.5帶有附加材料的CMOS MEMS129
8.5.1氣體和濕度傳感器129
8.5.2生化傳感器135
8.5.3壓力和聲學傳感器137
8.6電路和傳感器的單片集成141
8.6.1多傳感器集成141
8.6.2讀出電路集成143
8.7問題與思考150
8.7.1殘余應力、CTE失配和薄膜蠕變150
8.7.2品質因數、材料損失和溫度穩定性156
8.7.3電介質充電158
8.7.4振蕩器中的非線性和相位噪聲159
8.8總結160
參考文獻162
第9章晶圓轉移175
9.1介紹175
9.2薄膜轉移177
9.3器件轉移（后通孔）180
9.4器件轉移（先通孔）183
9.5芯片級轉移188
參考文獻190
第10章壓電微機電系統192
10.1導言192
10.1.1基本原則192
10.1.2作為執行器的PZT薄膜特性192
10.1.3PZT薄膜成分和取向193
10.2PZT薄膜沉積194
10.2.1濺射194
10.2.2溶膠-凝膠196
10.2.3PZT薄膜的電極材料和壽命199
10.3PZT-MEMS制造工藝199
10.3.1懸臂和微掃描儀199
10.3.2極化201
參考文獻201
第3部分 鍵合、密封和互連 203
第11章陽極鍵合204
11.1原理204
11.2變形206
11.3陽極鍵合對電路的影響208
11.4各種材料、結構和條件的陽極鍵合210
11.4.1各種組合210
11.4.2中間薄膜的陽極鍵合213
11.4.3陽極鍵合的變化213
11.4.4玻璃回流工藝215
參考文獻216
第12章直接鍵合218
12.1晶圓直接鍵合218
12.2親水晶圓鍵合219
12.3室溫下的表面活化鍵合221
參考文獻223
第13章金屬鍵合226
13.1固液互擴散鍵合（SLID）227
13.1.1Au/In和Cu/In228
13.1.2Au/Ga和Cu/Ga229
13.1.3Au/Sn和Cu/Sn230
13.1.4孔洞的形成230
13.2金屬熱壓鍵合231
13.3共晶鍵合233
13.3.1Au/Si233
13.3.2Al/Ge234
13.3.3Au/Sn235
參考文獻235
第14章反應鍵合239
14.1動力239
14.2反應鍵合的基本原理239
14.3材料體系241
14.4技術前沿242
14.5反應材料體系的沉積概念242
14.5.1物理氣相沉積242
14.5.2反應材料體系的電化學沉積244
14.5.3具有一維周期性的垂直反應材料體系247
14.6與RMS鍵合250
14.7結論252
參考文獻252
第15章聚合物鍵合255
15.1引言255
15.2聚合物晶圓鍵合材料256
15.2.1聚合物的黏附機理256
15.2.2用于晶圓鍵合的聚合物性能257
15.2.3用于晶圓鍵合的聚合物259
15.3聚合物晶圓鍵合技術262
15.3.1聚合物晶圓鍵合中的工藝參數262
15.3.2局部聚合物晶圓鍵合266
15.4聚合物晶圓鍵合中晶圓對晶圓的精確對準267
15.5聚合物晶圓鍵合工藝實例268
15.6總結與結論270
參考文獻270
第16章局部加熱釬焊275
16.1MEMS封裝釬焊275
16.2激光釬焊275
16.3電阻加熱和釬焊278
16.4感應加熱和釬焊280
16.5其他局部釬焊工藝282
16.5.1自蔓延反應加熱282
16.5.2超聲波摩擦加熱283
參考文獻285
第17章封裝、密封和互連287
17.1晶圓級封裝287
17.2密封288
17.2.1反應密封288
17.2.2沉積密封(殼體封裝)291
17.2.3金屬壓縮密封293
17.3互連296
17.3.1垂直饋通互連296
17.3.2橫向饋通互連301
17.3.3電鍍互連304
參考文獻306
第18章真空封裝310
18.1真空封裝的問題310
18.2陽極鍵合真空封裝310
18.3控制腔壓的陽極鍵合封裝314
18.4金屬鍵合真空封裝315
18.5沉積真空封裝315
18.6氣密性測試317
參考文獻318
第19章單片硅埋溝320
19.1LSI和MEMS中的埋溝/埋腔技術320
19.2單片SON技術及相關技術322
19.3SON的應用330
參考文獻333
第20章基底通孔（TSV）336
20.1TSV的配置336
20.1.1實心TSV337
20.1.2空心TSV337
20.1.3氣隙TSV338
20.2TSV在MEMS中的應用338
20.2.1信號傳導至晶圓背面338
20.2.2CMOS-MEMS 3D集成338
20.2.3MEMS和CMOS 2.5D集成339
20.2.4晶圓級真空封裝340
20.2.5其他應用341
20.3對MEMS中TSV的探討341
20.4基本TSV制備技術342
20.4.1深孔刻蝕342
20.4.2絕緣體形成344
20.4.3導體形成345
20.5多晶硅TSV349
20.5.1實心多晶硅TSV349
20.5.2氣隙多晶硅TSV352
20.6硅TSV353
20.6.1實心硅TSV353
20.6.2氣隙硅TSV355
20.7金屬TSV356
20.7.1實心金屬TSV357
20.7.2空心金屬TSV360
20.7.3氣隙金屬TSV365
參考文獻366
附錄376
附錄1術語對照376
附錄2單位換算384
第1章概述2
參考文獻8
第2部分 片上系統（SoC） 9
第2章體微加工10
2.1體微加工技術的工藝基礎11
2.2基于晶圓鍵合的體微加工技術14
2.2.1SOI MEMS14
2.2.2空腔SOI技術19
2.2.3玻璃上硅工藝：溶片工藝（DWP）20
2.3單晶圓單面加工工藝24
2.3.1單晶反應刻蝕及金屬化工藝（SCREAM）24
2.3.2犧牲體微加工（SBM）27
2.3.3空腔上硅（SON）28
參考文獻32
第3章基于MIS工藝的增強體微加工技術36
3.1多層3D結構或多傳感器集成的重復MIS循環36
3.1.1PS3型結構的壓力傳感器36
3.1.2P G集成傳感器39
3.2壓力傳感器制備：從MIS更新到TUB41
3.3用于各種先進MEMS器件的MIS擴展工藝43
參考文獻44
第4章外延多晶硅表面微加工46
4.1外延多晶硅的工藝條件46
4.2采用外延多晶硅的MEMS器件46
參考文獻51
第5章多晶SiGe表面微加工53
5.1介紹53
5.1.1SiGe在IC芯片和MEMS上的應用53
5.1.2MEMS所需的SiGe特性54
5.2SiGe沉積54
5.2.1沉積方法54
5.2.2材料性能對比54
5.2.3成本分析55
5.3LPCVD多晶SiGe56
5.3.1立式爐56
5.3.2顆？刂57
5.3.3過程監測和維護57
5.3.4在線測量薄膜厚度和鍺含量58
5.3.5工藝空間映射59
5.4CMEMS加工60
5.4.1CMOS接口問題61
5.4.2CMEMS工藝流程62
5.4.3釋放67
5.4.4微蓋的Al-Ge鍵合68
5.5多晶SiGe應用69
5.5.1電子定時諧振器/振蕩器69
5.5.2納米機電開關71
參考文獻74
第6章金屬表面微加工78
6.1表面微加工的背景78
6.2靜態器件79
6.3單次運動后固定的靜態結構80
6.4動態器件81
6.4.1MEMS開關81
6.4.2數字微鏡器件83
6.5總結86
參考文獻87
第7章異構集成氮化鋁MEMS諧振器和濾波器88
7.1集成氮化鋁MEMS概述88
7.2氮化鋁MEMS諧振器與CMOS電路的異構集成89
7.2.1氮化鋁MEMS工藝流程90
7.2.2氮化鋁MEMS諧振器和濾波器的封裝91
7.2.3封裝氮化鋁MEMS的重布線層92
7.2.4選擇單個諧振器和濾波器頻率響應93
7.2.5氮化鋁MEMS與CMOS的倒裝芯片鍵合94
7.3異構集成自愈濾波器96
7.3.1統計元素選擇（SES）在CMOS電路AlN MEMS濾波器中的應用96
7.3.2三維混合集成芯片的測量98
參考文獻99
第8章使用CMOS晶圓的MEMS102
8.1CMOS MEMS的架構及優勢簡介102
8.2CMOS MEMS工藝模塊107
8.2.1薄膜工藝模塊109
8.2.2基底工藝模塊113
8.32P4M CMOS平臺（0.35μm）115
8.3.1加速度計115
8.3.2壓力傳感器116
8.3.3諧振器117
8.3.4其他120
8.41P6M CMOS平臺（0.18μm）120
8.4.1觸覺傳感器120
8.4.2紅外傳感器122
8.4.3諧振器124
8.4.4其他127
8.5帶有附加材料的CMOS MEMS129
8.5.1氣體和濕度傳感器129
8.5.2生化傳感器135
8.5.3壓力和聲學傳感器137
8.6電路和傳感器的單片集成141
8.6.1多傳感器集成141
8.6.2讀出電路集成143
8.7問題與思考150
8.7.1殘余應力、CTE失配和薄膜蠕變150
8.7.2品質因數、材料損失和溫度穩定性156
8.7.3電介質充電158
8.7.4振蕩器中的非線性和相位噪聲159
8.8總結160
參考文獻162
第9章晶圓轉移175
9.1介紹175
9.2薄膜轉移177
9.3器件轉移（后通孔）180
9.4器件轉移（先通孔）183
9.5芯片級轉移188
參考文獻190
第10章壓電微機電系統192
10.1導言192
10.1.1基本原則192
10.1.2作為執行器的PZT薄膜特性192
10.1.3PZT薄膜成分和取向193
10.2PZT薄膜沉積194
10.2.1濺射194
10.2.2溶膠-凝膠196
10.2.3PZT薄膜的電極材料和壽命199
10.3PZT-MEMS制造工藝199
10.3.1懸臂和微掃描儀199
10.3.2極化201
參考文獻201
第3部分 鍵合、密封和互連 203
第11章陽極鍵合204
11.1原理204
11.2變形206
11.3陽極鍵合對電路的影響208
11.4各種材料、結構和條件的陽極鍵合210
11.4.1各種組合210
11.4.2中間薄膜的陽極鍵合213
11.4.3陽極鍵合的變化213
11.4.4玻璃回流工藝215
參考文獻216
第12章直接鍵合218
12.1晶圓直接鍵合218
12.2親水晶圓鍵合219
12.3室溫下的表面活化鍵合221
參考文獻223
第13章金屬鍵合226
13.1固液互擴散鍵合（SLID）227
13.1.1Au/In和Cu/In228
13.1.2Au/Ga和Cu/Ga229
13.1.3Au/Sn和Cu/Sn230
13.1.4孔洞的形成230
13.2金屬熱壓鍵合231
13.3共晶鍵合233
13.3.1Au/Si233
13.3.2Al/Ge234
13.3.3Au/Sn235
參考文獻235
第14章反應鍵合239
14.1動力239
14.2反應鍵合的基本原理239
14.3材料體系241
14.4技術前沿242
14.5反應材料體系的沉積概念242
14.5.1物理氣相沉積242
14.5.2反應材料體系的電化學沉積244
14.5.3具有一維周期性的垂直反應材料體系247
14.6與RMS鍵合250
14.7結論252
參考文獻252
第15章聚合物鍵合255
15.1引言255
15.2聚合物晶圓鍵合材料256
15.2.1聚合物的黏附機理256
15.2.2用于晶圓鍵合的聚合物性能257
15.2.3用于晶圓鍵合的聚合物259
15.3聚合物晶圓鍵合技術262
15.3.1聚合物晶圓鍵合中的工藝參數262
15.3.2局部聚合物晶圓鍵合266
15.4聚合物晶圓鍵合中晶圓對晶圓的精確對準267
15.5聚合物晶圓鍵合工藝實例268
15.6總結與結論270
參考文獻270
第16章局部加熱釬焊275
16.1MEMS封裝釬焊275
16.2激光釬焊275
16.3電阻加熱和釬焊278
16.4感應加熱和釬焊280
16.5其他局部釬焊工藝282
16.5.1自蔓延反應加熱282
16.5.2超聲波摩擦加熱283
參考文獻285
第17章封裝、密封和互連287
17.1晶圓級封裝287
17.2密封288
17.2.1反應密封288
17.2.2沉積密封(殼體封裝)291
17.2.3金屬壓縮密封293
17.3互連296
17.3.1垂直饋通互連296
17.3.2橫向饋通互連301
17.3.3電鍍互連304
參考文獻306
第18章真空封裝310
18.1真空封裝的問題310
18.2陽極鍵合真空封裝310
18.3控制腔壓的陽極鍵合封裝314
18.4金屬鍵合真空封裝315
18.5沉積真空封裝315
18.6氣密性測試317
參考文獻318
第19章單片硅埋溝320
19.1LSI和MEMS中的埋溝/埋腔技術320
19.2單片SON技術及相關技術322
19.3SON的應用330
參考文獻333
第20章基底通孔（TSV）336
20.1TSV的配置336
20.1.1實心TSV337
20.1.2空心TSV337
20.1.3氣隙TSV338
20.2TSV在MEMS中的應用338
20.2.1信號傳導至晶圓背面338
20.2.2CMOS-MEMS 3D集成338
20.2.3MEMS和CMOS 2.5D集成339
20.2.4晶圓級真空封裝340
20.2.5其他應用341
20.3對MEMS中TSV的探討341
20.4基本TSV制備技術342
20.4.1深孔刻蝕342
20.4.2絕緣體形成344
20.4.3導體形成345
20.5多晶硅TSV349
20.5.1實心多晶硅TSV349
20.5.2氣隙多晶硅TSV352
20.6硅TSV353
20.6.1實心硅TSV353
20.6.2氣隙硅TSV355
20.7金屬TSV356
20.7.1實心金屬TSV357
20.7.2空心金屬TSV360
20.7.3氣隙金屬TSV365
參考文獻366
附錄376
附錄1術語對照376
附錄2單位換算384
展開全部
MEMS三維芯片集成技術 作者簡介
江刺正喜 (Masayoshi Esashi)，教授，微機電系統（MEMS）領域國際學術權威專家，日本東北大學微系統集成中心資深研究員、名譽教授，發表論文超過500篇，2016年獲得IEEE西澤潤一獎。
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