微机电系统基础与应用Lecture3_4.pdfVIP

《《微机电系统基础与应用微机电系统基础与应用》》讲稿讲稿 Lecture3 讲授：甘志银 编制：甘志银 ganzhiyin@ganzhiyin@ 1、集成电路与微系统： （1）整个项目流程比较； （2 ）工艺的比较艺的比较； （3 ） MEMS典型器件 2、微系统中的材料； 33、光刻工艺光刻工艺； 4、、体加工工艺；； 5、LIGA工艺； 66、平面加工工艺平面加工工艺平面加工工艺平面加工工艺； （1）薄膜沉积与薄膜刻蚀； （2 ）典型3D结构的工艺事例 MUMPSMUMPS工厂与设计规则工厂与设计规则；； （3 ）关于牺牲层工艺其他问题的讨论; 体加工回顾  体加工与各种可能的结 构 表面牺牲层工艺 1）悬臂梁的如何制作悬臂梁的如何制作？ 22））表面牺牲层工艺给表面牺牲层工艺给MEMSMEMS 提供了更丰富的内容 悬臂臂梁制作  牺牲层  结构层  牺牲层刻蚀牺牲层刻蚀 平面牺牲层工艺发展简简介  1965年，Harvey Nathanson 与 William Newell制作的振动 栅极三极栅极三极  1984 Howe和Miller在气体传 感器中制作悬臂梁振荡器 年：制作出薄膜弹簧制作出薄膜弹簧、 齿轮、静电马达等  1989年：制作出横向梳状驱 动器动器  1991年：制作出多晶硅铰链 年：：MCNCMCNC开始提供开始提供 Fundry服务 1、集成电路与微系统： （（11））整个项目流程比较整个项目流程比较；； （2 ）工艺的比较； （3 ） MEMS典型器件 22、、微系统中的材料微系统中的材料；； 3、光刻工艺； 4、、体加工工艺；； 5、LIGA工艺； 6、平面加工工艺； （1）薄膜沉积与薄膜刻蚀薄膜沉积与薄膜刻蚀； （2 ）典型3D结构的工艺事例 MUMPS工厂与设计规则； （3 ）关于牺牲层工艺其他问题的讨论; 结构层－多晶硅 在表面工艺中关键的是结构层的制备、结构层的材料的 选择，目前大多数采用的是多晶硅（Poly）作为结构 层层 ，多晶硅的特性多晶硅的特性：  断裂强度为：2 －3 GPa，而不锈钢只有0.2-1GPa；  杨式模量杨式模量 （（YYoung’’s moudldlus））140140-190GP190GPa ；  有延展性：最大应变－0.5% ；  不容易疲劳不容易疲劳 ；  与IC加工工艺兼容 ；  常用的牺牲层材料有常用的牺牲层材料有SiO2SiO2 与与 Si3N4Si3N4 ； 横向振荡器 薄膜沉积技术术  化学气相沉积： 多晶硅（Poly） SiO2 ／PSG ／BPSG Si3N4 ／SixNx  高温氧化： SiO2  物理气相沉积： 蒸发各种金属 溅射金属或介质材料。 化学气相沉积的基本原理  气体流过热的固体表面形成薄膜气体流过热的固体表面形成薄膜；；  气体的平均分子自由程影响气体的扩散与粒子的迁移率；  化学反应的能量可以通过热量或等离子方式提供； 气体分子的平均自由程  定义：气体分子在相继两次碰撞之间依惯性运动所经 过的路程，称为自由程；自由程的统计平均值称为平 均分子自由程均分子自由程；； 1 kT 1 k m      i