MEMS加工工艺及表面加工..pptVIP

* 凹坑的牺牲层材料的腐蚀深度不到衬底，要控制腐蚀时间。这是一种在表面微机械加工中广泛应用的工艺。凸起点制作在悬臂梁端部，面积很小。这是因为在湿法腐蚀时，一般会产生一种拉力，把悬臂梁拉向衬底并有很大的接触力。如果没有凸起点，结构光滑的下表面和经过抛光的衬底会发生紧密接触，使悬臂梁与衬底黏在一起（也称为静摩擦力作用）。这种现象通常会发生在释放后的表面微加工结构上。所以预设凸起点的工艺广泛应用在表面微加工的、可变形的结构上 * * * * * 阳极键合也称静电键合。阳极键合常常用于玻璃和硅（或金属）之间的键合，玻璃可以是基片；也可以用在两片硅晶片之间的键合。键合时 玻璃中所含的钠是静电键合所必须的。在常温下，玻璃是绝缘体，但在400oC的温度下玻璃可以导电。在温度和电场作用下，Na+向负极漂移，在硅—玻璃界面处形成一层无Na+的高阻层。这时加在硅片—玻璃之间的电压几乎全部降落在这一高阻层内。 * * * * 通过调整玻璃的组分和含量，使其CTE与硅十分接近，避免因为CTE失配引起热应力. 此外，对于410、430温度的键合工艺进行了吹入压缩空气快速冷却，其温度下降趋势较350、380度快 * 410oC键合横断面的SEM图。在Si和玻璃的键合界面处，出现了很明显的扩散层，这证明键合是成功的。 玻璃层的右上角有一个较大的气泡。如何除去气泡也是待研究的问题 * 410oC键合拉断试样的SEM图。在拉断试样发现，强大的键合力迫使硅片本身发生了脆性的断裂，产生的鱼鳞状的断裂形貌是脆性断裂的典型表现， 而键合的渗透层清晰可见 * * * 两片(100)型硅，一片p型，在衬底上外延一层n型硅膜；另一片n型(100)硅膜用各向异性腐蚀法腐蚀出锥形槽； 将两片硅直接键合在一起；腐蚀掉第一片硅的p型衬底（即减薄第一个硅片），并在其上制作离子注入电阻；用抛光的方法，按照设计的尺寸减薄第二片硅，最后形成压力传感器芯片 * 电子束光刻，在扫描电子显微镜基础上发展而来的电子束光刻系统。最先进的系统如Leica光刻公司的100kev VB6HR矢量扫描电子束曝光机，提供了小至几纳米的高斯束探针。激光控制的工作台允许基本图形拼接形成整体图形。这些系统提供了独特的灵活手段，适用于没有最终分辩损失的纳米技术要求的MEMS器件加工。 聚焦离子束光刻，经过10～15年的发展在半导体业内已被接受。其与扫描显微镜，精密刻蚀和淀积的独特结合，能使聚焦离子束设备在MEMS研究中形成最佳的研究与开发的选择方法。很高的探针分辩力还形成了新的机器（小至5nm）。它意味着聚焦离子束方法将在纳米技术的研究与开发中扮演一种非常关键的角色。这种系统通常由一个液态金属离子源提供一束镓离子加速到50kev后在靶材表面产生最大溅射率，扫描探针加工技术（SPL），扫描探针加工技术作为一种无掩模的加工手段，因其所需设备简单和加工精度达纳米量级，正在受到广泛的重视和研究。这项技术可以作刻蚀或者淀积加工，甚至可以用来操纵单个原子和分子。目前SPL已经成功应用到刻划金属（Ti和Cr）、半导体（Si和GaAs）以及绝缘材料（Si3N4和硅烷），还用于自组装单分子（SAM）薄膜上。 设高阻层厚度为d，电压为V，则高阻层内电场强度： 硅片与玻璃之间单位面积的静电吸引力为 当高阻层厚度d小于1um时，硅与玻璃间的吸引力达几百公斤/平方厘米 最好在界面处形成Si-O健 材料要求： ? 硅片和玻璃片表面要抛光成镜面 ? 玻璃片中要含有足够量的Na+ ? 玻璃的热膨胀系数与硅相近。Pgrex7740，95#玻璃 硅—硅直接键合技术 指两硅片通过高温处理直接键合在一起的技术 键合工艺步骤： 1). 将两抛光的硅片（氧化或未氧化）先经含OH-的溶液浸泡处理 2).在室温下将亲水的两硅片面对面贴合在一起，称为预键合 3).在O2或N2环境中经数小时高温（800oC以上）处理后，就形成了牢固的键合。 接触前硅片表面有OH基 预键合形成氢键 高温处理脱水形成氢键 键合机理：预键合时硅与硅表面之间产生的键合力是由于亲水表面的OH-之间吸引力的作用形成了氢键。进一步的高温处理可以产生脱水效应，而在硅片之间形成氧键，键合强度增大。 玻璃做中介的Si-Si键合实验装置 采用玻璃Pyrex7440为键合中介（玻璃粉末主要成分为硼酸盐，转换温度Tg在400℃左右），键合时施加一定电压，在较低的温度下(430 ℃, 410℃, 380℃, 350℃, 保温30min ）实现Si-Si键合 键合横断面的SEM图 键合强度测试示意图 粘接夹具实物图 测试仪拉伸轴实物图 键合抗拉强度研究 键合断裂面 键合断面的SEM图 键合温度350℃时，基本上键合不能成功 键合温度380℃时，有比较弱的键合强度出现，键合强度约为2.3MPa 键合温