MEMS工艺(表面硅加工技术)

淀积薄膜
裸片
利用光刻图形化
表面微机械加工原理示意图
释放结构 淀积牺牲层膜
图形化牺牲层 图形化 淀积机结构械薄膜
结构层和牺牲层
牺牲层
结构层
四、典型牺牲层腐蚀工艺
氧化，做体硅腐蚀掩膜层； 氧化，做体硅腐蚀掩膜层； 光刻氧化层， 开体硅腐蚀窗口； 光刻氧化层 ， 开体硅腐蚀窗口 ； 体硅腐蚀出所需底层结构； 体硅腐蚀出所需底层结构； 去除SiO2； 去除 生长或淀积牺牲层材料； 生长或淀积牺牲层材料； 光刻牺牲层材料成所需结构； 光刻牺牲层材料成所需结构； 生长结构材料； 生长结构材料； 光刻结构材料； 光刻结构材料； 牺牲层腐蚀，释放结构层； 牺牲层腐蚀，释放结构层； 防粘结处理。 防粘结处理。
ASSEMBLY INTO PACKAGE
PACKAGE SEAL
FINAL TEST
采用特殊的检测和划 片工艺保护释放出来的机 械结构
封装时暴露部分零件
机、电系统 全面测试
三、表面微加工原理 表面微加工技术主要靠在基底上逐 层添加材料而构造微结构 表面微加工器件是由三种典型的部 件组成：⑴牺牲层；⑵微结构层； ⑶绝缘层部分
添加——图形——去除 添加：薄膜沉积技术 图形：光刻 去除：腐蚀技术 表面微加工和IC工艺的区别：形成机械结构！ 形成机械结构！ 形成机械结构
参考文献
[1]任小中 现代制作技术 任小中.现代制作技术 武汉： 任小中 现代制作技术[M].武汉：华中科技大学，2009,9. 武汉 华中科技大学， [2]微电机系统（MEMS）原理、设计和分析 微电机系统（ 西安： 微电机系统 ）原理、设计和分析[M].西安：西安 西安 电子科技大学出版社， 电子科技大学出版社，2009,5.
MEMS工艺—— 面硅加工技术
一、典型微加工工艺
硅工艺
体硅工艺 表面工艺 两者结合
非硅工艺
LIGA工艺 DEM工艺 其他工艺：超精密加工 、非切削加工、特种加 工技术
二、表面微加工技术
表面微机械加工以硅片为基体，通 过多层膜淀积和图形加工制备三维 微机械结构。 硅表面微机械加工是微机械器件完 全制作在晶片表面而不穿透晶片表 面的一种加工技术。
硅 二氧化硅 多晶硅
利用牺牲层制造硅梁的过程
A、淀积Si3N4并刻窗口 在硅衬底上淀积一层Si3N4膜，作为多晶硅梁 的绝缘支撑，并有选择地腐蚀出窗口
B、局部氧化生成SiO2
利用局部氧化技术，在窗口处生成一层SiO2膜， 作为牺牲层。
C、淀积多晶Hale Waihona Puke Baidu并刻微梁
在SiO2层及剩下的Si3N4层上淀积一层多晶硅膜， 厚约2um
MEMS的典型生产流程
膜越厚， 膜越厚，腐蚀 次数越少。 次数越少。
多次循环 成膜
DEPOSITION OF MATERIAL
去除下层材料， 去除下层材料， 释放机械结构
光刻
PATTERN TRANSFER
腐蚀
REMOVAL OF MATERIAL
PROBE TESTING
SECTIONING
INDIVIDUAL DIE
D、横向腐蚀形成空腔
腐蚀掉SiO2形成空腔，即得到多晶硅桥式可活动 的硅梁
五、影响牺牲层腐蚀 的因素
牺牲层厚度 腐蚀孔阵列
多晶
LT
塌陷和粘连及防止方法
酒精、液态 置换水； 酒精、液态CO2置换水； 依靠支撑结构防止塌陷。 依靠支撑结构防止塌陷。
六、表面微加工特点及关键 技术
表面微加工过程特点：