服務(wù)熱線:

18621539770

7MEMS之表面犧牲層標(biāo)準(zhǔn)工藝

欄目:MEMS工藝分析

雖然硅基MEMS制造工藝起源于半導(dǎo)體工藝,但由于MEMS技術(shù)尚處于發(fā)展階段,且具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn),所研制的微器件結(jié)構(gòu)、功能和原理差異顯著。在以上的文章中,我們主要介紹了MEMS的制造工藝,而制備MEMS器件往往需要將多種工藝結(jié)合,形成了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工藝:表面犧牲層標(biāo)準(zhǔn)工藝、體加工標(biāo)準(zhǔn)工藝,下面介紹表面犧牲層的標(biāo)準(zhǔn)工藝:

在表面犧牲層工藝中,可動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)通常是由懸置在襯底上多晶硅層形成的,而犧牲層則被用來(lái)分隔多晶硅層和襯底,當(dāng)加工完畢之后,犧牲層被腐蝕掉,去除犧牲層的過(guò)程叫做釋放。以制備平面靜電馬達(dá)為例,其制備按照表面犧牲層的標(biāo)準(zhǔn)工藝如下:

1.首先對(duì)(100n型硅進(jìn)行磷摻雜,以提高襯底的導(dǎo)電性,防止靜電器件表面的電荷積聚;然后使用LPCVD工藝沉積一層600nm的低應(yīng)力氮化硅作為絕緣層;

2.采用LPCVD工藝沉積500nm的多晶硅,然后通過(guò)光刻及反應(yīng)離子進(jìn)行圖形化;(圖1)

 

1.步驟1和2流程圖

3. 使用LPCVD沉積2μm的磷硅玻璃(主要成分SiO2)作為犧牲層,并在1050℃下退火1小時(shí)降低應(yīng)力,然后通過(guò)BOE濕法腐蝕在其表面形成750nm凹槽;再進(jìn)行1次光刻和反應(yīng)離子刻蝕,形成連接孔,以實(shí)現(xiàn)后續(xù)與上層多晶硅的連接;

4.使用LPCVD沉積2μm多晶硅,主要用于形成轉(zhuǎn)子和部分定子結(jié)構(gòu)。再在其表面沉積200nm的磷硅玻璃,并1050℃退火1小時(shí),目的是降低應(yīng)力并且利用擴(kuò)散增加多晶硅的導(dǎo)電性;(圖2)

 

 

2.步驟34流程圖

5.對(duì)第4步制備的多晶硅和磷硅玻璃進(jìn)行光刻和反應(yīng)離子刻蝕,其中,圖形化后的磷硅玻璃可以與光刻膠一起作為刻蝕掩膜,更好的保護(hù)不被去除的多晶硅。

6.使用LPCVD工藝沉積750nm的磷硅玻璃作為犧牲層,并進(jìn)行退火降低應(yīng)力。(圖3)

 

3.步驟5和6流程圖

7.對(duì)第6步制備的磷硅玻璃進(jìn)行光刻和反應(yīng)離子刻蝕,以實(shí)現(xiàn)后續(xù)第4步的多晶硅層與上層多晶硅的連接,再將以上制備的磷硅玻璃層進(jìn)行刻穿,實(shí)現(xiàn)底層多晶硅與最上層多晶硅的連接;

8.再使用LPCVD沉積1.5微米的多晶硅,主要用于形成轉(zhuǎn)軸和部分定子結(jié)構(gòu),再沉積磷硅玻璃并退火,與上述目的相同;(圖4)

 

4.步驟78流程圖

9.對(duì)最上層的多晶硅進(jìn)行光刻和反應(yīng)離子刻蝕,進(jìn)行圖形化;

10. 使用METAL光刻板光刻,然后采用剝離工藝制備500nm的金屬層作為焊盤(pán)或連接線;

11.采用49%氫氟酸腐蝕犧牲層1.5-2min,實(shí)現(xiàn)整個(gè)馬達(dá)的釋放,制備電動(dòng)馬達(dá)。(圖5)

 

5.步驟9、1011流程圖

摘要:

MEMS器件制造中需要整合各種加工方式,因此形成了兩種標(biāo)準(zhǔn)工藝,一是表面犧牲層標(biāo)準(zhǔn)工藝,二是體加工標(biāo)準(zhǔn)工藝,本文章將通過(guò)介紹表面犧牲層標(biāo)準(zhǔn)工藝以理解各加工工藝的整合。