麦姆斯咨询 | 2021-06-25至2021-06-27 | 无锡新吴区(点此查看)

MEMS产品及制造工艺的多样性,要求从业人员拥有多年基于实践的专业知识和诀窍积累。为满足MEMS和传感器从业人员对制造工艺知识的渴求,特开设本期课程,希望为正在从事和希望从事MEMS产业的人员提供深入学习制造工艺的机会。

主办单位:麦姆斯咨询

协办单位:上海传感信息科技有限公司、华强电子网


一、课程简介

中美贸易战愈演愈烈,半导体芯片产业成为硝烟味最为浓烈的“战场”之一。今年4月,美国国会参议员又向美商务部发信要求:将原先针对华为的限制规定扩展至“对所有14nm以下的任何中国芯片公司实施出口管制”。美国对中国芯片产业的遏制,刺激着中国企业在努力突破“卡脖子”环节的同时,必须寻找基于现有产业链条件的生存之道。据麦姆斯咨询观察,目前已有领先的IC芯片企业转变思路,“换道”进入MEMS和传感器产业。相对于先进的集成电路制造工艺(摩尔定律),MEMS制造工艺不单纯追求线宽而注重特色化(超越摩尔定律),利用微纳结构或/和敏感材料实现多种传感功能,工艺节点通常从500nm到110nm,我国自主研发设备较为全面,可以避开美国出口管制政策。


第34期“见微知著”培训课程:MEMS制造工艺


MEMS产品种类繁多,如惯性传感器、压力传感器、MEMS麦克风、射频滤波器、MEMS振荡器、光学MEMS、生物MEMS等。品种的多样性,决定了MEMS制造工艺的多样性。以衬底材料分类,MEMS制造工艺主要包括硅基和非硅基两大类。硅基MEMS制造工艺借鉴并发展半导体工艺,主要包括体微加工、表面微加工和CMOS MEMS等技术,具有批量化、高集成度、低成本等优点;非硅基MEMS制造工艺涉及聚合物、玻璃、金属等材料,主要包括压印、注塑、精密机械加工等技术。


MEMS主要产品类型(来源:麦姆斯咨询)

MEMS主要产品类型(来源:麦姆斯咨询)


目前,中国MEMS产业面临的最大问题是:缺乏开放、专业的规模化MEMS代工厂,无法解决众多MEMS设计企业的制造工艺问题。虽然传统的IC代工厂,如中芯国际、华润上华、华虹宏力等开展了MEMS代工业务,但是主要以压力传感器、MEMS麦克风、加速度计等成熟的中低端产品为主,制造工艺水平与国际领先代工厂的差距明显,例如国内还没有成熟的压电MEMS代工服务。同时,苏州、淄博、上海等城市纷纷建设了公共加工平台,如苏州纳米所纳米加工平台、苏州纳米城MEMS中试平台、上海微技术工研院“超越摩尔”研发中试平台、淄博高新区MEMS中试平台等,为MEMS创新创业提供服务支撑,不过量产经验较为匮乏。此外,赛微电子借助收购的Silex Microsystems技术优势,在北京新建了8英寸MEMS国际代工线,但是尚未进入大规模量产阶段。


MEMS制造共性工艺、特殊工艺及最终产品

MEMS制造共性工艺、特殊工艺及最终产品(来源:上海微技术工研院)


据麦姆斯咨询观察,一些实力雄厚的MEMS设计公司开始自建MEMS制造产线,从Fabless(无晶圆厂)模式向Fab-lite(轻晶圆厂)和IDM(垂直整合器件制造商)模式转变,以掌握关键制造环节,减小外部代工影响,并有效控制知识产权的被盗风险。展望未来,随着国家对半导体产业的强力支持,这一现象将变得越来越普遍。但是,国内MEMS制造人才还存在很大的缺口,需要通过职业教育培训及企业内部培养共同完成。MEMS产品及制造工艺的多样性,要求从业人员拥有基于多年实践的专业知识和诀窍积累。即使是在IC代工厂从业多年的工程师,再转向MEMS制造方向也需要根据MEMS特点进行一段时间的学习与磨合。


为满足MEMS和传感器从业人员对制造工艺知识的渴求,麦姆斯咨询特开设本期课程,希望为正在从事和希望从事MEMS产业的人员提供深入学习制造工艺的机会。课程内容包括:(1)MEMS制造关键设备和材料;(2)晶圆级光学制造工艺;(3)非硅基MEMS制造工艺;(4)硅基MEMS制造工艺;(5)MEMS可靠性分析;(6)晶圆级封装工艺。


二、培训对象

本课程主要面向MEMS和传感器相关企业(包括MEMS和IC设计公司、代工厂、封测和组装厂、半导体设备及材料供应商)的技术人员和管理人员、半导体专业的高校学生和老师,同时也欢迎其他希望了解MEMS制造工艺的非技术背景人员参加,如销售和市场人员、投融资机构人员、政府管理人员等。


三、培训时间

2021年6月25日~6月27日

授课结束后,为学员颁发麦姆斯咨询的结业证书。


四、培训地点

无锡市新吴区(具体地点以开课前一周的邮件通知为准)


五、课程内容

课程一:MEMS制造关键设备和材料

讲师:苏州美图半导体技术有限公司 总经理 王云翔

与集成电路(IC)相比,MEMS衬底材料丰富多样(从柔性的纸到脆性相对较大的硅、玻璃,再到质地较为坚硬的金属),并且芯片结构立体可动(如悬臂梁、振膜、梳齿等),从而使得MEMS制造设备具有一些特殊性。在本课程中,讲师将为学员们分析MEMS与IC对制造设备和材料的需求差异,并细致讲解MEMS制造工艺所需的设备和材料知识。

课程大纲:
(1)MEMS制造工艺概述;
(2)MEMS与IC对制造设备和材料的需求分析;
(3)MEMS制造的衬底材料(硅、玻璃、金属、纸、砷化镓等)选择方法及其主要参数;
(4)MEMS制造的光刻材料(光刻胶、显影液)选择方法及其主要参数;
(5)MEMS制造的刻蚀材料(湿法刻蚀液、干法刻蚀试剂)选择方法及其主要参数;
(6)MEMS制造的薄膜材料(靶材、蒸发源、CVD气体材料)选择方法及其主要参数;
(7)MEMS制造的测量设备(条宽测量、膜厚测量、电阻测量、颗粒测量、缺陷检测、电学参数测量等);
(8)MEMS制造的特殊设备(双面光刻机、深硅刻蚀机、键合机)选择方法及其主要参数;
(9)全球MEMS制造关键设备和材料供应商情况。


课程二:晶圆级光学制造工艺

讲师:青岛天仁微纳科技有限责任公司 董事长 冀然

丰富的3D传感与成像应用,如智能手机3D摄像头、汽车激光雷达、虚拟现实和增强现实设备等,对衍射光学元件、菲涅尔透镜以及其他光学元件的需求量大幅增加,晶圆级光学制造则是满足上述市场规模日益增长的最佳工艺技术。本课程将从晶圆级光学制造的发展历史和基本概念开始,带领学员们学习其关键设备、主要工艺流程及典型产品案例,并详细讲解纳米压印制造技术。

课程大纲:
(1)晶圆级光学制造的发展历史;
(2)晶圆级光学制造的概念:晶圆级光学元件(WLO)、晶圆级光学堆栈(WLS)、晶圆级光学集成(WLI)、晶圆级光学模组(WLM);
(3)晶圆级光学制造的关键单步工艺:光刻(传统光刻、纳米压印光刻、电子束直写、激光直写等)、回流、键合等;
(4)晶圆级光学制造的关键设备;
(5)晶圆级光学制造的典型工艺流程——纳米压印制造详解(模板处理、涂胶、压印、脱模、刻蚀等)及材料选择(衬底、光刻胶、模具复制材料、粘度调整材料);
(6)晶圆级光学制造的典型产品案例分析(衍射光学元件、微透镜阵列、衍射光波导、生物芯片等)。
(7)中国晶圆级光学制造产业链及加工能力介绍。


课程三:非硅基MEMS(微流控器件)制造工艺

讲师:北京大学 教授 陈兢

MEMS与传统半导体器件的魅力区别就在于除了硅材料,还可以在纸、金属、聚合物等不同特性的衬底材料上实现器件功能。同时,非硅基材料也催生了不同的制造工艺。而微流控芯片则是非硅基MEMS制造工艺最具代表性的器件。合适的材料对于制造工艺的选择和微流控芯片的成功应用都非常重要,这是一件让MEMS从业人员“脑洞大开”的开发工作。讲师将带领学员深入理解微流控器件,并学习其制造工艺的重点和难点。

课程大纲:
(1)典型聚合物MEMS制造工艺:热压印、注塑、软光刻、SU8、PDMS、Polyimide MEMS、Parylene MEMS;
(2)其它非硅基MEMS制造工艺:激光加工、精密机械加工、电火花加工、超声加工;
(3)非硅基制造工艺的主要“战场”:微流控器件;
(4)聚合物微流控器件制造工艺(SU8、PDMS、热压印、注塑);
(5)玻璃基微流控器件制造工艺;
(6)金属基和纸基等其它类型微流控器件制造工艺;
(7)中国微流控器件制造产业链及加工能力介绍。


课程四:硅基MEMS制造工艺

讲师:苏州揽芯微纳科技有限公司 总经理 俞骁

基于传统的硅基IC制造工艺,发展出主流MEMS制造工艺。IC主要实现电学信号的处理与存储,而MEMS则是实现电学信号与其他感知物理量的相互转换;前者主要采用硅表面工艺,而后者则在前者基础上衍生出许多特殊制造工艺,并且更重视材料的机械特性。本课程将详细讲解硅基MEMS制造工艺,并剖析我国制造环节短板。

课程大纲:
(1)硅材料的基本特性(包括电学和机械性能);
(2)单步基础制造工艺详解:光刻、薄膜沉积、刻蚀、掺杂、氧化、扩散、注入等;
(3)单步特殊制造工艺详解:深硅刻蚀、双面光刻、晶圆键合、释放工艺、磁控溅射等;
(4)典型MEMS制造工艺流程详解:体微加工技术、表面微加工技术和CMOS MEMS技术;
(5)MEMS制造工艺流程中的测量步骤、测量参数及其表征方式;
(6)压电薄膜(PZT、AIN)制造工艺介绍:制备方法、测量参数表征、发展前景等;
(7)中国MEMS制造产业链及加工能力介绍;
(8)中国MEMS制造环节短板剖析。


课程五:MEMS可靠性分析

讲师:东南大学 副研究员 王磊

MEMS器件的可靠性要求需结合应用背景和器件类型综合考虑,包括预期工作寿命、预期贮存寿命、装配失效概率、工作失效概率等。在实际应用中,应该如何制定MEMS器件的可靠性测试项目和测试方法才能保证向最终应用端交付可靠的器件?实际的MEMS器件结构和工艺中,哪些因素会带来可靠性失效?本课程将结合国家标准和实际案例,为学员答疑解惑!

课程大纲:
(1)MEMS可靠性导论;
(2)MEMS材料力学性能评价及评价标准;
(3)常见MEMS失效模式及失效机理;
(4)MEMS可靠性测试及分析技术;
(5)典型MEMS可靠性测试设备介绍;
(6)MEMS可靠性认证国家标准介绍;
(7)MEMS结构和工艺的可靠性问题;
(8)典型MEMS器件可靠性问题分析:加速度计、陀螺仪、微镜、压力传感器、流量计等。
(9)中国MEMS可靠性分析实验室介绍。


课程六:MEMS晶圆级封装工艺

讲师:中国科学院上海微系统与信息技术研究所 副研究员 顾杰斌

晶圆级封装(WLP)为MEMS器件实现小型化、低成本、高集成度带来了契机。硅通孔(TSV)、玻璃通孔(TGV)为硅晶圆和玻璃晶圆的异质集成及互连奠定了基础。本课程将讲解晶圆级封装技术及其发展历程,并重点剖析TSV和TGV及填充工艺在典型MEMS器件中的应用案例。

课程大纲:
(1)晶圆级封装技术概述:凸点技术、硅通孔(TSV)技术和玻璃通孔(TGV)、键合技术;
(2)电镀铜导通孔填充工艺;
(3)液态合金可控微切割成型的通孔互连制造技术;
(4)基于表面张力的金属合金TSV/TGV技术及专用填充设备;
(5)TSV及填充工艺在磁通门传感器、能量采集器中的应用;
(6)TGV及填充工艺在射频(RF)器件中的应用。


六、师资介绍

王云翔麦姆斯咨询“2019年度最受欢迎讲师”和“2020年度最受欢迎老师”,硕士,中科院微电子所攻读硕士期间从事先进光刻机技术的研究,承担多项国家科研项目,包括国家自然科学基金项目“纳米电子束曝光中的散射参数模型研究”项目主要成员,批准号60276019;国家973重大基础研究项目“20-50纳米器件的关键工艺技术基础研究和器件制备”电子束光刻工艺承担人;国家863计划“新一代无线通信用SAW器件及材料研究”器件制备工艺承担人。他曾先后担任上海微电子装备有限公司技术经理、德国SUSS MicroTec公司销售经理、美国Ziptronix公司中国区首席代表。2012年创办苏州美图半导体技术有限公司,研发并商业化中国第一台晶圆键合设备。


冀然麦姆斯咨询“2020年度最受欢迎老师”,博士,青岛天仁微纳科技有限责任公司创始人兼董事长。他拥有德国亚琛工业大学硕士学位和德国马普微结构物理所博士学位,师从欧洲纳米压印之父Kurz教授,开创纳米压印设备和材料的商用领域,在纳米压印和微纳加工领域拥有二十年经验。博士毕业之后,他在德国半导体设备上市公司负责纳米压印设备开发和产业化推广,担任纳米压印技术首席科学家。2015年归国创办青岛天仁微纳科技有限责任公司,经过短短几年的时间发展,研发的纳米压印设备和全套解决方案打败国际诸多竞争对手,占领国内微纳光学和生物芯片生产的超过90%市场份额。


俞骁连续三年获得麦姆斯咨询“最受欢迎老师”,博士,苏州揽芯微纳科技有限公司总经理。2013年毕业于中国科学院上海微系统与信息技术研究所,主要研究方向为MEMS传感器设计与微纳制造技术研究,成果发表在Small、JMM等多个SCI期刊上。他于2013年至2015年期间在中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米加工平台从事博士后工作,负责MEMS器件、MEMS工艺委托加工业务。2015年至2020年任职于苏州诺联芯电子科技有限公司,负责MEMS红外光源产品研发和对外OEM工作。他在MEMS微加工领域拥有超过10年的从业经验,授权专利二十余项,长期从事各种MEMS委托加工工作,在单步工艺开发、工艺整合方面有大量的案例和心得,多次担任苏州工业园区各类MEMS培训项目讲师,获得苏州工业园区高技能领军人才称号,并当选为苏州先进制造业工程师学会理事会首批成员。


陈兢连续三年获得麦姆斯咨询“最受欢迎老师”,博士,苏州含光微纳科技有限公司创始人兼总经理,北京大学教授,中国微米纳米技术学会(CSMNT)副秘书长。1997年7月毕业于清华大学精密仪器与机械学系,获工学学士学位。同年进入清华大学微电子学研究所攻读博士学位,2002年7月毕业,获微电子学与固体电子学博士学位。2002年8月至2004年10月在美国密歇根大学从事博士后研究。2004年11月进入北京大学工作,任微电子学系副教授、教授,主要从事微纳加工、三维集成微系统等方面的研究。他主持863、国家自然科学基金重点项目等十余项国家级科研项目。他发表学术论文120余篇;获得中国发明专利60余项;著有中英文学术著作6部。2014年创办苏州含光微纳科技有限公司,入选2015苏州工业园区科技首批重大科技领军人才、2015苏州市姑苏创新创业领军人才、2016江苏省双创计划人才。含光微纳在苏州纳米城建有4000平米研发和生产基地,专注于医疗耗材精密加工与注塑及微流控产品的定制研发生产,服务国内外企业客户300余家,是江苏省潜在独角兽企业,苏州工业园区上市苗圃企业,高瓴资本投资企业。


王磊麦姆斯咨询“2020年度最受欢迎老师”,博士,2012年获东南大学电子科学与工程学院工学博士,现任东南大学副研究员。他长期从事MEMS器件可靠性研究工作,承担和参与了多项国家科研项目,包括“十一五”、“十二五”、“十三五”的装发预研项目,“十二五”重大专项,国家自然科学基金项目,以及多项企业横向合作项目。他主持制定了多项企业MEMS可靠性标准,并牵头协同了国内11家企事业单位共同起草了GB/T 38341-2019“微机电系统(MEMS)技术MEMS器件的可靠性综合环境试验方法”国家标准。


顾杰斌连续两年获得麦姆斯咨询“优秀老师”,博士,本科毕业于浙江大学物理系,在英国南安普顿大学获得微电子硕士学位,在伦敦帝国理工大学获得电子电器工程博士学位。现任上海微系统所副研究员,主要从事MEMS工艺、先进封装、通孔互连、磁通门等研究工作。他在国际上首次提出并研制了基于表面张力和微压铸成型的液态合金硅通孔互连技术及专用设备,现已与多家单位合作进行产业化应用推广。他发表SCI/EI论文10余篇,申请国家发明专利10余项。


七、培训费用和报名方式咨询

请发送电子邮件至GUOLei@MEMSConsulting.com,邮件题目格式为:报名+MEMS制造工艺培训+单位名称+人数。


麦姆斯咨询
联系人:郭蕾
电话:13914101112
E-mail:GUOLei@MEMSConsulting.com


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微光学元件是3D成像与传感、3D显示等技术发展和商业化的关键要素,未来前景不可限量!在此背景下,麦姆斯咨询精心策划了本期课程。


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