中科院半导体所 MEMS作业中科院半导体所 MEMS作业
新 材 料 新 材 料
Novel Material Division Novel Material Division
中国科学院半导体所
一、给出三种以上适用于加速度计的微加工工艺流程,并指出其特点及不足。
1( 表面牺牲层工艺
在Si表面生长厚约0.5,m
的SiO和淀积约150nm的2
SiN层。 Si 34
Si
在表面热氧化约1,m的
SiO,开一窗口,露出最初2
生长的SiN层。 34Si
Si
Poly-Si 在表面淀积1-2,m的多晶硅
Si
Si
Pol...
中科院半导体所 MEMS作业
新 材 料 新 材 料
Novel Material Division Novel Material Division
中国科学院半导体所
一、给出三种以上适用于加速度计的微加工工艺流程,并指出其特点及不足。
1( 表面牺牲层工艺
在Si表面生长厚约0.5,m
的SiO和淀积约150nm的2
SiN层。 Si 34
Si
在表面热氧化约1,m的
SiO,开一窗口,露出最初2
生长的SiN层。 34Si
Si
Poly-Si 在表面淀积1-2,m的多晶硅
Si
Si
Poly-Si
放入HF酸中长时间腐蚀,
直到腐蚀掉全部的SiO2
层。
Si
Si
优点:可以与IC电路集成,产品成本低。
不足:机械结构的质量块比较小,机械灵敏度低,易粘附。
2( 体硅工艺1
在硅片上刻蚀出2-4,m的浅槽。
光刻胶 将硅片与基片(玻璃)进行
键合,并对硅片进行减薄,Si
光刻出需要的机械结构,进
行深槽刻蚀,ICP刻蚀。
glass
释放结构,形成所需要的机械
结构。
优点:精确地控制结构尺寸,可以批量加工,机械灵敏度比较高,质量块比较大。
不足:与IC电路兼容性比较差,仍需采用键合和减薄工艺。
3( SCREAM工艺
在硅表面生长一层薄的
,然后进行一次光刻。 SiO2
再在硅表面生长一层
SiO。 2
利用湿法或者干法进行腐
蚀。
优点:工艺过程简单,只有一次光刻。利用没有掺杂的体硅,应力很小,质量块较大。
不足:底部不平,没有电绝缘。
4( LIGA加工工艺
非硅材料微机械系统的加工工艺。
X-ray 照射 X-ray掩膜
基片
显影 PMMA光刻胶结构
铸的金属 电铸
金属结构 除去PMMA模
优点:器件结构具有深宽比,结构精细,侧壁陡峭,表面光滑。
不足:X射线源非常昂贵,X射线掩膜版制作工艺复杂。
二、说明编制工艺流程
时应着重考虑的几个方面。
1( 设计前面的工艺时,要考虑对后面的工艺的影响;
2( 选择材料时要考虑后面工艺是否可行;
3( 光刻套准时要注意台阶高度的影响;
o4( 要注意高温工艺(>900C)对材料结构层和衬底的影响。
三、对比静电驱动和热驱动的优缺点,以用两种方法实现的同一种器件加以说明。
用静电驱动和热驱动两种方法实现的微型泵来简要说明此两种方法的优缺点。
静电驱动 热驱动
驱动力 较小 较大
驱动电压 较高 较低
可靠性 较好 较差
响应时间 较快 慢
功耗 较小 较大
使用寿命 较长 较短
制作工艺 较简单 简单
下面是用此两种驱动方法实现的微型泵的结构图。
电极
间距块泵腔
入口出口
静电致动微型泵结构示意图
加热电阻
流道蠕动膜
热致动微型泵
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