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据芯学知检索，很少有全面介绍和对比MEMS设计仿真软件的文章和内容，因此本文整理和介绍4款MEMS设计和仿真软件并进行对比，便于各位从业者选择合适的软件进行工作。笔者对其中2款较为熟悉，另2款使用较少，若行文中有错误和理解不到位的地方，请各位读者批评指正。CoventorWareCOVENTOR公司成立于1996年，总部位于美国北卡罗来纳州，是半导体行业工艺技术和先进MEMS传感器件设计自动...

随着工业智能化的快速发展，集成电路的重要性日益凸显。光刻技术作为其核心技术，它的发展也推动着芯片制造技术的发展。通过使用光刻机将设计好的芯片图形复制到材料表面，并进行一系列加工步骤，最终形成微米级别的芯片结构。本文对光刻技术的原理进行简单的介绍。光刻技术的基本原理是利用光的特性，通过光源、掩膜、光敏材料和显影等步骤，将图案复制到待加工的衬底上。光经过掩膜的透明区域照射到光敏材料上，使其发生化...

在当今科技飞速发展的时代，MEMS 传感器作为推动各行业进步的关键技术，被广泛运用于不同的领域中。由最早的工业、航空应用慢慢转向普通民用和消费市场。在汽车电子产业中，MEMS传感器的运用，满足了汽车环境苛刻、可靠性高、精度准确、成本低的要求。其应用方向和市场需求包括车辆的防抱死系统（ABS）、电子车身稳定程序（ESP）、电动手刹（EPB）、斜坡起动辅助（HAS）、胎压监控（EPMS）等等。例...

据启芯微纳检索，很少有全面介绍和对比MEMS设计仿真软件的文章和内容，因此本文整理和介绍4款MEMS设计和仿真软件并进行对比，便于各位从业者选择合适的软件进行工作。笔者对其中2款较为熟悉，另2款使用较少，若行文中有错误和理解不到位的地方，请各位读者批评指正。声明：此文非广告文，力求实事求是，也不存在贬低文中任意一家企业的意图。 CoventorWareCOVENTOR公司成立于1996年，总...

我们知道含F的XeF2和SF6都被当做腐蚀硅的气体，XeF2常被作为各向同性腐蚀硅的气体，而SF6常和CF4搭配作为硅各向异性腐蚀的气体，那么XeF2和SF6可以相互替换吗？ 答案是否定的。 根本原因在于二者的反应机理不同。XeF2是一种氟基化合物，在室温下能够自发地和硅发生化学反应，且反应速率很快。除了对各向同性腐蚀硅，还可以对Ge和SiGe进行干法腐蚀。化学反应方程式为：2 XeF2（g...

在MEMS某些器件设计中，常常需要用到可调电阻，在板级电路上可以通过电位器对贴片电阻进行调阻，但在芯片级的薄膜电阻和板级的厚膜电阻都是如何进行修调呢？ 常用的方法是通过激光对薄膜和厚膜进行调阻，激光调阻原理就是利用一束极细的激光束打在片式电阻上，通过对电阻体的气化蒸发实现电阻的切割。激光束按计算机预定的程序切割片式电阻，通过改变片式电阻的几何形状从而改变电阻的阻值。随着激光切割过程的进行，电...

益加义公司（E+E Elektronik）总部位于奥地利，专注于研发和制造与温度、湿度、CO2、油中水分，露点温度、风速、风量和压力相关的各种传感器、变送器、手持表和记录仪。其电容式湿度传感器HC103M2和HMC03M具有优异的线性度、高敏感性和长期稳定性以及出色的重复性。HC103M2为探空型湿度传感器，它的薄膜技术保证极快的响应时间，即使非常低的温度下依然保持非常快的响应速度，是探空仪...

在MEMS工艺中，常用的退火方法，如高温炉管退火和快速热退火（RTP）。RTP (Rapid Thermal Processing)是一种在很短的时间内将整个硅片加热到400~1300湿度范围的方法。与炉管退火相比，它具有热预算少、硅中杂质运动少、污染少、加工时间短的特点。 RTP工艺是一类单片热处理工艺，其目的是通过缩短热处理时间和温度或只缩短热处理时间来获得最小的工艺热预算(Therma...

什么是金属“黑”现象?金属最大的外观特征就是光亮且具有光泽的材料，金属“黑”现象是指在超微粒状态下金属呈现出黑色的性质。金属晶粒尺寸越小，表面越粗糙，颜色越黑，如铂变成铂黑，铬变成铬黑，金变成金黑。图 铂黑晶粒和粗糙度金属“黑”现象-应用在红外探测器和红外光源作为红外吸收层或黑体材料使用。采用金黑材料为红外吸收区时,器件的响应率和探测率可相应提高。然而，金黑的制备工艺涉及到金属蒸发和金属纳米...

什么是TCR？电阻温度系数（Temperature Coefficient of Resistance，TCR）用来表示薄膜电阻的阻值随温度变化而变化的程度大小，薄膜电阻在温度变化中阻值越稳定，TCR 的绝对值越小。TCR 的计算公式如下：单位为 /℃，为温度变化前薄膜初始温度，为温度变化后薄膜最终温度，为温度变化前薄膜初始电阻值，为温度变化后薄膜最终电阻值。 在实际测量过程中，薄膜表面的空...

每一次曝光称为一个“shot”，曝光区域中就可以有几个不同的器件设计（又称为“die”）一个是过程一个是器件设计无法比较。在集成电路中，die（芯片）是一小块半导体材料，在其上制造了给定的功能电路。Die 又称裸晶或裸片，Die指的是芯片未封装前的晶粒，是从硅晶元(Wafer)上用激光切割而成的小片(Die)，每一个Die就是一个独立的功能芯片，最终将被作为一个单位而被封装起来成为我们常见的...

常规的扩散硅压阻式压力传感器使用温度范围为-40~85°C，该类传感器在超过120℃环境下使用时，会由于内部 PN 结出现漏电而导致传感器性能急剧下降，进而导致失效。对于应用到-40~150°C的场景，需要使用高温压力传感器目前学术界对压阻式高温压力传感器主要的研究方向在多晶硅压力传感器，SOI压力传感器，蓝宝石压力传感器和SiC压力传感器。对成功产业化的压阻式高温压力传感器，国内外各家厂商...

磷硅玻璃（phosphorosilicate glass，PSG）是1993年公布的电子学名词。某些资料上显示PSG为磷酸盐玻璃是不对的，磷酸盐玻璃（phosphate glass）是以五氧化二磷为主要成分的玻璃。二氧化硅原有的有序网络结构由于磷杂质的加入而变得疏松，在高温条件下某种程度上具有像液体一样的流动能力( Reflow )。因此，PSG薄膜具有卓越的填孔能力，在高温下的流动性较好，...

非晶硅，Amorphous silicon （a-Si），又称无定形硅，没有规则的外形和固定的熔点，是非晶体。在上世纪70年代，人们发现非晶硅（a-Si）适合用于薄膜光伏技术，并且可以作为太阳能电池中的半导体，是制造异质结太阳能电池的第二大重要材料。 图 单晶硅原子结构和非晶硅原子结构 非晶硅自70年代引入以来一直是一种很有前途的材料，其用途一直持续到今天，用于混合太阳能电池、开关器件、数字...

MEMS气体传感器阵列是实现气体传感器气味识别的重要组成部分和气体传感器智能化应用的重要方向。常用的气体传感器阵列有两种，一种是分立元件组成的传感器阵列，一种是单片集成的传感器阵列。提升气体传感器阵列的方法：一是从材料选择性入手，开发多种高性能的气敏材料，二是采取阵列中的每个元素独立温度控制。然而基于单个MEMS气体传感器实现的阵列，实际上是简单的排列组合，阵列的面积和功耗会随着阵列数量而成...

从YOLE报告可知，压力传感器销售额前五的企业分别是博世，泰科，英飞凌，森萨塔和恩智浦，其中工业领域销售额前五的企业分别是泰科、松下、霍尼韦尔、TDK和森萨塔，航天航空及国防领域销售额前五的企业分别是霍尼韦尔、科莱特、森萨塔、Merit Sensor和MEMSCAP。下面我们依次介绍科莱特、安费诺、泰科、松下、霍尼韦尔、TDK、森萨塔、Merit Sensor和MEMSCAP的相关高温压力传...

2020年，MEMS压力传感器在MEMS行业市场规模为16亿美元，在所有MEMS器件大类里排名第三，第一和第二分别是RF MEMS器件和IMU。其中高温压力传感器主要应用在工业领域和航天航空及国防领域，广泛应用于火箭发动机、航空发动机、重型燃气轮机、燃煤燃气锅炉等动力设备燃烧室内的压力监测。根据YOLE报告，到2026年，MEMS压力传感器工业领域的市场规模约3.5亿美元，航天航空及国防领域...

什么掩蔽层是个圆，腐蚀出来是个棱锥？ 和小伙伴讨论，如果圆形腐蚀窗口，即掩蔽层开口是个圆，通过各向异性腐蚀可以腐蚀出圆锥吗？ 答案是不能的。 硅的各向异性腐蚀机理还没有明确的定论，通常认为，硅在碱性腐蚀环境下，各个晶面具有不同的腐蚀速率，其中（100）和（110）晶面腐蚀速率较快，而（111）晶面腐蚀速率慢很多，因此腐蚀面停留在（111）。 对硅个各向异性腐蚀，常用的碱性药液为KOH和TM...

在实际的应用中，我们所说的压力常常指压强，压力传感器也实际指的压强，真空压力指的也是压强。那么在半导体里面，表示压强的单位分别有哪些，有什么区别呢？ 帕Pa国际标准压强单位，也是应用最广泛的压强单位。这个单位是为纪念法国数学家、物理学家兼哲学家布莱士·帕斯卡（Blaise Pascal ）而命名。1Pa相当于1N/m2。引出的有百帕hPa，千帕kPa，兆帕MPa等。在半导体设备中，有部分国产...

微型热导检测器（μTCD）是气相色谱仪的关键元器件，主要作用是检测气体的成分和浓度。其工作原理是混合气体通过气道，热导系数发生变化，引起惠斯通电桥中热敏电阻阻值的变化，再将热敏电阻阻值的变化转化成输出电压的变化，从而实现对待测气体成分和浓度检测。由于μTCD应用场景较少，目前还未出现商业化的国产产品，主要的产品由德国SIEMENS和美国Agilent公司供应。以安捷伦990Mirco GC为...

热预算（thermal budget），常常出现在IC加工里，是指工艺中硅曝露需要的热能。半导体工艺的目标之一是尽量降低硅需要的热能。决定大多数硅基半导体工艺条件的一个因素是通过降温或者减少时间，使热预算最小化。这样可以获得合理的CMOS沟道掺杂浓度和金属重布线的稳定和可靠。那么，在MEMS大部分工艺中，也不存在CMOS沟道和金属重布线，是否还需要考虑热预算呢？图 热预算温度和时间变化曲线（...

在半导体和MEMS工艺中，硅有三种形态，分别是单晶硅、多晶硅和非晶硅。区分这三者，主要看晶格结构：单晶硅晶格排列长程有序，短程有序；多晶硅晶格排列长程无序，短程有序；非晶硅长程无序，短程无序。通过XRD晶向分析即可快速区分硅的形态，一个尖峰的是单晶，多个尖峰的是多晶，馒头峰的是非晶。非晶硅和多晶硅可以在580°C实现转换，而单晶硅很难与多晶硅或者非晶硅相互转换。图 硅的三种形态晶格示意图硅的...

本篇与大家漫谈的是Bosch工艺图形化过程中，掩蔽层的选择及其工艺对于刻蚀设备的特殊要求。图 Bosch工艺示例从掩蔽层和硅的刻蚀选择比、去除难度、副产物的影响等多维度综合考虑，对于刻蚀深度超过400um的硅，实际的Bosch工艺常采用双层掩蔽层结构，具体为底层为较薄的SiO2薄膜（100~200nm），上层为较厚的AZ4620光刻胶（10um左右）。双掩蔽层制备工艺步骤如下：1） 背面淀积...

聚酰亚胺（PI）是一种高分子材料，具有耐高温、抗辐射、耐腐蚀、化学稳定性好等优点，它可以像光刻胶一样采用旋涂的方法涂布在硅片表面上。在聚酰亚胺的主链上具有苯环和酰亚胺环，它能在 200℃～280℃下稳定工作，其玻璃化温度较高，为235℃以上。聚酰亚胺又分为可溶性与不可溶性两种，不可溶性聚酰亚胺可作为衬底、钝化层及绝缘层，可溶性聚酰亚胺可以光刻，适合做 MEMS 器件制备的图形，即作为牺牲层使...

氮化硅膜在MEMS中应用十分广泛，可作为支撑层、绝缘层、钝化层和硬掩膜使用。SiN极耐化学腐蚀，疏水性使它可以作为MEMS压力传感器、MEMS流量传感器等的钝化层使用。氮化硅的导电带隙约为 5eV,比热氧化物低很多,但它没有浅施主和受主能级，所以表现为绝缘体。由于SiN具有约为1014Ω•cm的电阻率和107V/cm的介电强度,它通常作为绝缘层。同时，SiN具有良好的热绝缘性约为20W/（m...

相对于块体材料，膜一般为二维材料。薄膜与厚膜，顾名思义，主要是厚度。薄膜的厚度一般在5nm至2.5μm之间，2μm至25μm则被定义为厚膜。但厚度并不是区分薄膜和厚膜的标准，两者的区别还在于成膜方式。厚膜主要通过丝网印刷、打印和喷涂的方法将导电浆料、介质浆料等转移到基底上，经过固化、高温烧结等工艺形成。薄膜主要通过微纳工艺制备，如电子束蒸发、磁控溅射等。薄膜图形化后，线宽精度可达到纳米，而厚...

离子注入是一种半导体掺杂技术，具有低温掺杂、可控性好、均匀性好、一致性好和精度高等优势。离子注入机包含五大结构：离子源、离子引入和质量分析器、加速管、扫描系统和工艺腔。其中仅离子源中就涵盖起弧室、气化喷嘴、电炉、气体导入室、DI 冷却水入口、掺杂剂气体入口等。不管是离子注入机，还是离子注入工艺，售价都是较高的，那么离子注入贵在哪里？用处大离子注入机与光刻机、刻蚀机和镀膜机并称为制造芯片的四大...

深反应离子刻蚀（DRIE）硅槽是MEMS加工的重要部分，是实现体硅工艺的基石之一。定义是什么？过程如何？有多重要？了解MEMS的入门知识，这里不表述了。这里要讲什么呢？讲很多MEMS设计从业者都觉得理所当然的傲慢与偏见。觉得加工平台甚至代工厂刻蚀的硅槽理应既深又直还能瘦，实际去加工后拿到的样片惨不忍睹。你以为的干法刻蚀硅深槽是这样的？这样的？又或者是这样的？ 可是，你实际干法刻蚀出的硅深槽却...

键合技术主要分为直接键合和带有中间层的键合。直接键合如硅硅键合，阳极键合等键合条件高，如高温、高压等。而带有中间层的键合，所需的温度更低，压力也更小。带金属的中间层键合技术主要包括共晶键合、焊料键合、热压键合和反应键合等。本文我们主要了解的是共晶键合。共晶键合，又称共晶焊接，指两种或两种以上金属层，在一定的温度下直接从固体转化成液态，通过金属的再结晶在键合面形成共晶相的键合工艺。共晶键合优势...

微电极传感器主要是基于两电极体系(工作电极和对电极)和三电极体系(工作电极、对电极和参比电极) 两种结构进行研发的。三电极与两电极结构主要区别在于微电极传感系统是否包含参比电极。 两电极体系随着电极表面持续发生化学反应，工作电极的电位产生偏移，电极上的电流始终在变化，此时就难以控制实验的条件，既要实现控制电压又要测量电流就会使系统变得十分不稳定，导致传感器的性能下降。三电极体系中，工作电极是...

最近有读者提问为什么MEMS-CMOS单片集成技术发展如此缓慢？ 今天我们就这个话题来展开谈谈~ MEMS-CMOS单片集成技术的优势众多，主要有：1、降低寄生参数和外部干扰，以提高信噪比。2、芯片阵列化的首选技术，减少互连线以提高良率。3、实现智能化，将信号感知、数据融合和自我学习一体化。这么多好处，那么它的限制在哪里？我们知道MEMS技术和CMOS技术有一个根本的区别，CMOS技术是以晶...

声明：本文章由苏州启芯微纳科技有限公司分析撰写，未经允许，不得以任何形式转载、复制和发布。 两种集成技术：SiP vs SoC微系统技术中的系统级封装( system in a package，SiP) 技术是解决导弹功能模块分立，降低电子 器件体积和质量的重要途径。括多块功能芯片集成在一个封装体内，从而实现一个基本完整的功能的技术。图 SiP技术和SoC技术示意图片上系统( system...

什么是压电效应和逆压电效应？压电材料是一类机械能和电能相互转换的信息功能材料，它具有压电效应（正）和逆压电效应。压电效应是指当对压电材料施加压力或拉力时，压电材料收缩或者伸长，使两端产生电荷累积效应，即“压”生“电”；逆压电效应是指当对压电材料沿极化方向施加正向或反向电场时，材料产生伸长或者收缩的效应，即“电”生“压”。表征压电材料性能最重要的一个参数就是压电系数，压电系数大的材料逆压电系数...

残余应力一直是MEMS技术发展中的一个重要问题，MEMS 器件中的残余应力会对器件的性能以及可靠性产生重要影响。根据其产生的原因，一般可将残余应力分为本征应力和热失配应力两大类。本征应力的成因比较复杂，主要是由于晶格失配引起，而热失配应力是由于不同材料的热膨胀系数差异引起的。图 应力失配悬臂梁SEM什么是本征应力？本征应力又称内应力，是指在室温和零外加负载的情况下，材料自身内部存在的应力，分...

上一篇文章介绍了离子注入在硅电阻、硅压阻和MEMS衬底制备上的应用，本文将介绍其在电容极板、PN结、金属互连和湿法腐蚀自停止技术上的应用。MEMS器件中的应用：电容极板在MEMS电容式压力传感器、平面硅电容器和RF MEMS开关中，离子注入均有应用。这三类电容式的器件，下极板可采用重掺注入硅衬底或重掺多晶硅，这样相较于金属作为下电极有更高的热预算。图 电容极板器件的示意图MEMS器件中的应用...

对器件设计工程师来讲，注入的浓度往往是关心的要素，什么样的浓度对应什么样的方阻，器件仿真参数输入的是浓度，通过DSIMS测出来的也是浓度和深度的关系。所以，常常会出现这样的情况：做设计的告诉做工艺的，我要某个浓度的注入，做工艺的反问做设计的要剂量，因此双方经常不能谈论到一起。之所以谈不到一起，就缺一个注入深度。剂量是单位衬底表面积获得的离子数量，单位是ion·cm-2，实际工程表达中ion...

什么是离子注入？离子注入是将高能离子注入半导体衬底的晶格中来改变衬底材料的电学性能的掺杂工艺。通过注入能量、角度和剂量即可控制掺杂浓度和深度，相较于传统的扩散工艺更为精确。优势：Ø 精确的控制掺杂浓度和深度Ø 杂质浓度均匀性、重复性好Ø 注入温度低Ø 横向扩散小缺点：Ø 高能离子轰击产生晶格损伤Ø 注入设备昂贵硅是最常用的作为离子注入的半导体衬底，对于实际的工程应用，...

半导体改变电阻率的方式有三种，原位掺杂、扩散和离子注入，这三种方式分别过程如何，有何区别呢？原位掺杂半导体材料掺杂的最有效方法是在材料生长过程中进行。在材料的高温生长过程中杂质进入对晶体结构并没有损伤,而且杂质同时被激活,避免了后期的退火工艺和大的热预算。只有体材料和完整覆盖的薄膜材料比较容易使用这种方法。原位掺杂：硅烷(SiH4)是最常用的反应气体,二氯甲硅烷(SiH2Cl2)和四氯化硅(...

本文我们介绍薄膜淀积工艺评价指标：粘附力。薄膜粘附性直接影响产品的性能和寿命，提高薄膜粘附性是薄膜工艺重点要考虑的问题。 图 不同金属在不同膜层上的粘附力定性描述示意图粘附力一般只存在于金属和介质层或金属与聚合物之间，在实际MEMS加工中，通常要在其中的界面处淀积一层粘附层提高附着力。 大部分金属材料可以直接附着在硅上; 金、铜、铂与二氧化硅、氮化硅和聚酰亚胺的附着力较差。这里有人会问什么样...

晶硅的晶体结构与金刚石相同，是典型的面心立方晶胞结构，其最小单元是由五个原子构成的一个正四面体。正四面体的每个顶角原子,又为相邻四个四面体所共有,这样由许多个结构最小单元构成单位晶胞。由于晶体的微观各向异性，故硅晶体中不同晶面上原子的分布情况是不相同的。其中，单晶硅中（111）晶面的硅原子密度最大，而且（111）晶面上的一个硅原子与次表面的三个硅原子形成三个共价键，（100）晶面的硅原子...

MEMS工艺过程中常常需要用到一些非破坏性的测试方法来表征当前工艺下的完成情况，以此判定工艺是否满足设计要求，它是MEMS工艺监控的重要环节。本文介绍的是应力测试。薄膜的应力可分为张应力和压应力，张应力是指晶圆上沉积薄膜后，张应力使薄膜拉伸，晶圆整体呈现向内收缩趋势，会导致薄膜表面凹陷，甚至薄膜从晶圆上剥离脱落。压应力则相反，晶圆整体呈现向外膨胀趋势，会导致薄膜表面凸起。一般张应力表示正，压...

MEMS工艺过程中常常需要用到一些非破坏性的测试方法来表征当前工艺下的完成情况，以此判定工艺是否满足设计要求，它是MEMS工艺监控的重要环节。本文介绍的是膜厚测试。 镀膜是MEMS制造工艺过程中三板斧之一。根据MEMS器件加工工艺需求，需要制作各种不同厚度的薄膜，薄膜厚度对工艺质量、最后成型的器件性质有至关重要的影响。因此，膜厚测试也是MEMS制造工艺过程中最重要的表征。根据薄膜的性质及其...

2020年，MEMS压力传感器在MEMS行业市场规模为16亿美元，在所有MEMS器件大类里排名第三，第一和第二分别是RF MEMS器件和IMU。其中高温压力传感器主要应用在工业领域和航天航空及国防领域，广泛应用于火箭发动机、航空发动机、重型燃气轮机、燃煤燃气锅炉等动力设备燃烧室内的压力监测。根据YOLE报告，到2026年，MEMS压力传感器工业领域的市场规模约3.5亿美元，航天航空及国防领域...

2019年，BoschSensortec推出新款的6轴消费级惯性测量单元IMU产品BMI270，据官方宣传它采用了最新博世MEMS工艺，相较于上一代产品BMI260，大大提高了加速度计部分的灵敏度。我们可以通过BMI270拆解来分析其结构与设计原理。BMI270延续了上一代产品的封装和尺寸，采用14引脚的LGA，器件整体尺寸为2.5mmx 3.0mm x 0.8mm，与BMI260 MU引脚...

有投资者在投资者互动平台提问：请问董秘：贵公司在北京有没有掌握十二英寸晶圆的生产技术？有没有十二英寸晶圆的投资项目？具体情况如何...

回答这个问题，首先我们要了解一个概念：隧道效应。 隧道效应，又称沟道效应，对晶圆进行离子注入时...