14.8.3 集成CMOS MEMS工艺技术综述

(1) 制作电路

BiCMOS工艺可以制作NPN, PNP双极型晶体管以及PMOS, NMOS场效应管。该工艺从具有P型外延层的P+衬底开始，形成N阱并在阱中制作PMOS和NPN双极型晶体管。在晶体管的加工工艺中，一般需要生长一层厚氧化物用于晶体管隔离，同时作为MEMS传感器和电路的隔离边界。第一次共用工艺步骤是N+扩散，它既用于制作NPN管的N+发射极，又用于实现传感器和电路间的导电互连。而晶体管的栅氧化层在传感器中用于实现N+扩散层的隔离。

制作传感器

首先去除传感器区域的电路钝化层，然后先后淀积多晶硅基底和2um氧化硅牺牲层。在需要和基底以及N+层连接的区域，氧化硅牺牲层被完全刻蚀。淀积4um厚的多晶硅作为释放结构层，这层材料需要重掺杂以提高电导率。

传感器和电路互连

首先去除覆盖在电路区域的传感器氧化硅牺牲层。在传感器外围刻蚀N+扩散层接触孔，接触孔区域淀积铂并烧结成铂硅化物。淀积TiW作为势垒金属，然后和一般电路互连工艺一样，淀积铝并图案化。

释放传感器

先在氧化硅牺牲层上刻蚀一些小孔，这些孔被光刻胶填充，在传感器多晶硅和基底间形成支撑结构。这些光刻胶支撑结构一直保留，以HF湿法腐蚀去掉氧化硅牺牲层，接着烘干以防止传感器多晶硅层由于表面张力过大而产生塌陷。释放腐蚀完毕，淀积一层自组装单分子层涂层以减小粘附力。

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(2) DLP(数字光学处理，Digital Light Processing，Texas Instruments)

DLP技术的核心部件是微镜阵列芯片(也叫数字微镜器件，DMD)，是由一系列独立数控MEMS微镜组成的阵列。每个DMD像素点都包含对应的SRAM单元，SRAM单元是制作在硅衬底上的，其上加工MEMS结构。DMD工艺禁止超过400℃。

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M1和M2为传统的0.8um线宽双层金属CMOS工艺。M3由最下层铝，中间高阻薄膜和上层薄氧化层构成，组成减反射层以减少来自衬底的漫反射。M4为铝，形成铰链、寻址上电极以及位于M3接触孔处支持铰链的锚区。M5为铝，形成微镜元件。

(3) 集成MEMS压力传感器

利用压阻效应量测硅膜应变，同时与双极型信号处理，校准电路集成在同一衬底。

该工艺从p型单晶硅衬底开始。进行n+扩散，形成双极型晶体管器件的埋层。晶圆表面外延生长15um的厚n型硅，然后进行p+深扩散，作为双极型晶体管的电气隔离。接着先后进行p+扩散和p-扩散分别用于形成低阻连接和传感器压阻。之后进行n+扩散，一是作为双极型晶体管的发射极，二是用于和n型外延层形成欧姆接触。

淀积硅化铬并图案化，刻蚀以形成电阻，这些衬底表面的电阻在封装后将进行激光调阻，用来校准传感器偏差和调整量程。

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(4) 热喷墨打印头(TIJ)

通过对打印头内热板施加短脉冲驱动打印头。加热丝处墨水迅速加热并形成热泡。使得加热液体体积迅速膨胀并产生约100个大气压的压强，墨滴从喷嘴以5-10m/s的高速喷出。

打印头由硅流道晶圆和加热丝晶圆通过聚酰亚胺隔层键合而成。加热器晶圆上包括加热器阵列，逻辑电路和寻址电极。多晶硅可作为加热器材料。在多晶硅加热器上淀积一层钽作为保护层。为了防止电压通过钽施加到墨滴，使其电解，通常在多晶硅和钽之间淀积一层氮化硅绝缘层。为了提高热效率，淀积一层比平常更厚的场氧化层，以减少硅片的热损失。

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