mems器件工艺设计

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1、ⅢMEMS器件工艺设计美国：MEMS—MicroElectroMehanicalSystem欧洲：MicroSystem日本：MicroMachine其它：Micro&Ｎano技术3.0绪论：MEMS工艺特点3.1表面微机械加工工艺（实例：RFMEMS谐振器）3.2体硅微机械加工工艺（实例：全硅微机械加速度计）3.3LIGA技术微机电系统特征微型化：100nm-1mm集成化：机械-电子，机械-电子-光学智能化：传感、计算和执行微细加工技术微机电系统与普通机电系统设计和制作方法不同控制方法和工作方式不同与工作环境的关

2、系不同尺寸效应3.0绪论：MEMS工艺特点MEMS设计过程3.0绪论：MEMS工艺特点MEMS工艺与集成电路工艺集成电路工艺的应用与集成电路特点比较集成电路：薄膜工艺；制作各种晶体管、电阻电容等重视电参数的准确性和一致性MEMS：工艺多样化制作梁、隔膜、凹槽、孔、密封洞、锥、针尖、弹簧及所构成的复杂机械结构更重视材料的机械特性，特别是应力特性特点的不同导致对工艺的要求不同3.0绪论：MEMS工艺特点3.0绪论：MEMS工艺特点3.1表面微机械加工工艺（实例：RFMEMS谐振器）3.2体硅微机械加工工艺（实例：全硅微

3、机械加速度计）3.3LIGA技术3.1表面微机械加工工艺定义：在衬底正面上形成薄膜并按要求对薄膜进行加工形成微结构关键工艺结构层材料：选择、生长和表征表面牺牲层：选择、释放工艺器件结构设计工艺流程设计3.1表面微机械加工工艺应用领域结构层材料选择器件性能材料性能结构层材料生长掺杂控制厚膜制备应力控制3.1.1结构层材料如多晶硅：常规620度，晶粒大，呈压应力低温580度，晶粒小，可调整到小张应力碳化硅：高温生长，应力问题原位掺杂和注入掺杂及退火的优化应力检测方法1.Curvature：Stoneyformula台阶

4、仪(KLA-TencorP-6)2.X-raydiffractiondhklvssin2ψ3.Micro-Ramanspectroscopy(MEMSdevices)strainvsopticalmodesResidualstressandtextureinpoly-SiCfilmsgrownbylow-pressureorganometallicchemical-vapordeposition,JAP,87(4),2000,1748-1758Polycrystalline3C-SiCthinfilmsdeposi

5、tedbydualprecursorLPCVDforMEMSapplications,SensorsandActuatorsA119(2005)Mechanicaltestingofthinfilmsandsmallstructures,Advancedengineeringmaterials(3),2001,99-110StressMeasurementinMEMSDevices牺牲层选择：如氧化硅：生长条件热氧化、LTO、LPCVD、PECVD如光刻胶，硅等3.1.2牺牲层工艺牺牲层释放：如湿法释放、干法释放；

6、释放结果（Stiction等）牺牲层释放工艺与其他工艺的兼容牺牲层释放与整体工艺设计：工序，对已成结构的影响可以释放；不影响结构几何尺寸的微小化，表面效应增强；表面力影响凸显关键表面力：表面张力、范德瓦耳斯力、静电力等粘附失效：制作过程中清洗后(比如释放牺牲层)的粘附使用过程中相对运动表面间产生的粘附牺牲层释放，器件从去离子水中取出时，清洗液的表面张力可能会导致粘附减小粘附的发生——表面粗糙+干燥如果空气湿度较大，在实际粗糙的表面间的缝隙里也会存在液体产生而出现毛细凝聚现象由于硅表面的亲水性，在大气环境和低于200

7、℃下会吸附分子而形成一层水膜，产生吸附现象静电力：2个相对表面间的不同功函数或带有静电荷而形成的力3.1.2牺牲层工艺-StictionDI+醇类氧化HF气相刻蚀超临界CO2干燥升华法支撑法表面处理XeF2干法释放3.1.2牺牲层工艺-StictionCurrentresearch:Replacealloff-chippassiveelementswithMEMSresonators&filters:chip-scaleintegration&improvedperformanceRFMEMSresonatorsa

8、ndfilters应用-RFMEMS谐振器和滤波器RFMEMS元件：梳齿状谐振器（面内振动）双端固支梁滤波器（面外振动）（a）淀积下电极（b）光刻刻蚀下电极（c）淀积牺牲层（d）光刻锚点（e）淀积结构材料层（f）ICP刻蚀器件结构（g）蒸发金属，接触电极（h）保护电极释放牺牲层器件加工工艺设计梳齿两微米SiC梳齿状结构谐振器SiC双端固支梁滤波器混合工艺：C