MEMS器件悬臂结构的简单研讨.pptxVIP

MEMS器件悬臂结 构的简单介绍 目录 一MEMS简介 二悬臂梁及其工艺 三参考文献 MEMS简介 微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System）， 也叫做微电子机械系统、 微系统、微机械等，是在微电子技术 （半导体制造技术）基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。 悬臂梁作为MEMS 器件的基本结构, 可以用 于RF 开关、光开关、谐振器、传感器等。MEMS 中使用的悬臂梁厚度一般在几微米到 几十微米之间, 长度在几百微米以内.衬底的厚度一般不超过1mm , 长度和宽度在厘米量级。 悬臂梁及其工艺 基于ＳｉＣ材料的ＭＥＭＳ器件（ＳｉＣ　ＭＥＭＳ）具有耐高温、抗腐蚀等优点，可广泛应用于制造工作在恶劣环境下的传感器和执行器。但是，目前为止制作的大多数ＳｉＣ　ＭＥＭＳ器件都基于体ＳｉＣ工艺。体ＳｉＣ工艺制造工艺复杂、成本高昂，难以适用于大规模的商业化生产，开发ＳｉＣ表面工艺势在必行。悬臂结构是制作ＭＥＭＳ器件的基础结构之一，在加速度计、陀螺仪、ＲＦ　ＭＭＥＳ开关、谐振器等ＭＥＭＳ器件中都大量地使用了悬臂结构，因此，开发悬臂结构的表面加工工艺是制作ＳｉＣ　ＭＥＭＳ器件的必要基础。由于ＳｉＣ材料具有优异的化学稳定性，大部分酸都不能腐蚀ＳｉＣ，只有熔融的（大于６００℃）碱金属氢氧化物（如ＫＯＨ）可以腐蚀它［１］，但是这种加工工艺不能满足高精度结构的制备需求，因此急需开发干法刻蚀工艺。一般来说，悬臂结构的制作需要牺牲层释放工艺，但到目前为止，牺牲层（如ＳｉＯ２）上外延ＳｉＣ的质量尚不满足要求。为了获得高质量ＳｉＣ悬臂结构，本文设计了在Ｓｉ衬底上外延ＳｉＣ薄膜后通过干法刻蚀工艺制作悬臂结构的方案 悬臂梁及其工艺 干法刻蚀设备为ＩＣＰ刻蚀机。掩膜材料分别使用Ａｌ和ＳｉＯ２。具体实施步骤如图２所示。 （１）衬底准备，采用＜１１１＞晶向的高阻单抛硅片。 （２）外延ＳｉＣ 薄膜，采用ＳｉＨ４和Ｃ３Ｈ８通过ＭＯＣＶＤ法外延厚２．５μｍ的ＳｉＣ薄膜。 （３）制作掩膜，通过ＰＥＣＶＤ法外延厚２μｍ 的ＳｉＯ２掩膜或者通过蒸发的方法淀积厚５００ｎｍ的Ａｌ。 （４）掩膜图形化，采用光刻技术制备图形化的金属铝或者ＳｉＯ２的掩膜。 （５）ＳｉＣ刻蚀，刻蚀气体为ＳＦ６和Ｏ２，刻蚀速率约４１．７ｎｍ／ｍｉｎ。 （６）释放ＳｉＣ悬臂结构，采用ＳＦ６气体各向同性刻蚀Ｓｉ工艺，掏空悬臂结构下方的硅衬底。 （７）去除掩膜，对于ＳｉＯ２掩膜，采用干法刻蚀去除。Ａｌ掩膜采用湿法腐蚀方法去除。 悬臂梁及其工艺 参考文献 [1]焦宗磊,３Ｃ－ＳｉＣ悬臂结构干法刻蚀研究,南京电子器件研究所，南京. [2]方绪文,微加工悬臂梁在横向冲击下的响应分析,东南大学MEMS 教育部重点实验室, 南京. [3]Rebecca Cheung,用于恶劣环境的碳化硅微机电系统 谢谢观看