基于微机械的多孔硅牺牲层技术

多孔硅作为一种牺牲层材料 ,在表面硅微机械加工技术中有着重要的应用。文中综合讨论了三种不同的多孔硅牺牲层技术 ,并用后两种“在低掺杂衬底上的多孔硅牺牲层技术”,制作了良好的悬空微薄膜结构 ,同时对多孔硅表面的薄膜淀积 ,和制备过程中的掩膜材料等进行了分析 ,为利用多孔硅工艺制作各种 MEMS器件奠定了基础。     

ICP刻蚀技术在MEMS器件制作中的应用

简单介绍了ICP刻蚀系统和刻蚀原理。通过实验分析了ICP刻蚀SiO2和Cr时,刻蚀速率随相关工艺参数变化而变化的几点规律。同时给出了用ICP刻蚀出的MEMS传感器Si基腔的表面形貌图和Cr电阻的显微镜照片。     

二氟化氙释放牺牲层多晶硅刻蚀速率研究

该文研究了相关工艺参数对二氟化氙(XeF_2)干法释放多晶硅的释放速率的影响。结果表明,对于薄膜体声波谐振器(FBAR)悬臂结构,腔室压力不变时,随着载气N_2流量的增大,刻蚀速率先增加后减少,刻蚀速率最大值为10.3μm/min;载气N2流量不变时,腔室压力越大,工艺腔室参与刻蚀反应的XeF_2气体的浓度增大,刻蚀速率越大。当腔室压力超过1 200Pa时,随着腔室压力的增加,刻蚀速率的增长率逐渐减小。     

一种MEMS复合牺牲层工艺的研究

以MEMS滤波器中的MEMS开关牺牲层的工艺为例,通过同时运用聚酰亚胺和正胶作为牺牲层材料的方法,避免了牺牲层单独使用聚酰亚胺做材料难于去除,或单独使用光刻胶做材料,叠层旋涂光刻胶时会出现龟裂的缺点.改善了牺牲层固化和刻蚀的效果,减小了刻蚀的时间.此研究应用在表面微细加工工艺中,对MEMS加工工艺具有一定的参考价值.     

RF MEMS工艺中牺牲层的去除方法研究

研究了MEMS开关聚酰亚胺牺牲层的去除，通过添加少许碳粉，能够减少刻蚀时间。讨论了在这种刻蚀情况下刻蚀温度和刻蚀时间之间的关系。此研究应用在表面微细加工工艺中，对MEMS加工具有重要的参考价值。该研究还可应用于RF MEMS开关、可调电容、高Q值悬臂电感、MOSFET等制造工艺中。     

采用PSG牺牲层的空腔结构平坦化工艺

对基于微机电系统(MEMS)采用磷硅玻璃(PSG)牺牲层的空腔结构平坦化工艺进行了研究。探讨了抛光液体积流量、抛光压力、抛光液种类对牺牲层抛光速率、均匀性和硅槽台阶高度的影响,并对膜层表面质量进行分析和表征。结果表明：二氧化硅类抛光液体积流量控制在120 mL/min,此时抛光速率最高且有利于节约成本;优化了抛光压力工艺参数,当晶圆背压和保持环压力之比为0.76,即当晶圆背压为320 g/cm³,保持环压力为420 g/cm³时,可有效地改善牺牲层薄膜的均匀性;引入二氧化铈类抛光液,采用两步抛光工艺,即粗抛时采用二氧化硅类抛光液,精抛时采用二氧化铈类抛光液,可以得到较为理想的台阶高度差;最后将化学机械抛光(CMP)后牺牲层表面形貌进行表征,得到较为优异的牺牲层薄膜质量。     

(中国微米纳米)一种牺牲层工艺中金属电极保护方法研究

为了在牺牲层工艺中保护金属电极不被腐蚀,提出了一种利用铝层保护金属电极的方法。在试验中采用了两种铝保护层厚度300nm和1μm,在两种腐蚀液体4NH4F:1HF:2甘油和1HAC: 1NH4F中进行了试验,通过试验表明,铝金属层在两种腐蚀液体中都能够有效保护金属电极,延长牺牲层的腐蚀时间。最后,通过SOI微加速度计加工工艺进一步验证了该方法的有效性。     

MEMS开关中聚合物牺牲层去除方法研究

制作了一种以聚酰亚胺作为牺牲层的低下拉电压开关,聚酰亚胺牺牲层采用反应离子刻蚀(RIE)工艺进行刻蚀。研究了刻蚀功率对刻蚀时间的影响,检验了不同刻蚀功率与刻蚀时间组合条件下开关梁的结构完整性,优化了该RIE工艺。实验结果表明,聚酰亚胺牺牲层的去除效果较好,其侧向刻蚀率为1.3 μm/min。最终获得了具有2 μm以下间隙、结构完整的MEMS开关梁。     

RF/MW MEMS开关中聚酰亚胺的牺牲层技术研究

目前,聚酰亚胺已成为MEMS开关中一种主要的牺牲层材料.在涂胶前,对聚酰亚胺进行低温和高温两步热处理,使其满足光刻的要求.光刻腐蚀后固化处理,使其固化表面平坦、耐腐蚀.显影后选择不同固化处理温度和时间,对聚酰亚胺的性质有不同的影响.MEMS开关的梁结构完成后,聚酰亚胺需通过刻蚀的方法去除.实验结果表明,固化温度小于170℃,可采用碱性溶液湿法腐蚀的方法去除;固化温度大于200℃,需采用O2等离子刻蚀方法.     

Bubble结构牺牲层腐蚀的一种改进模型

以往的牺牲层腐蚀模型把扩散系数看作是常数,然而,实验结果和以往模型的计算结果在腐蚀开始一段较短的时间内吻合较好,但随着腐蚀时间的变长两者的差异越来越明显.为了解释这一现象并使模型能够较好地预测腐蚀过程,提出了腐蚀模型应该考虑氢氟酸扩散系数是浓度的函数,并在此基础上得到了改进模型.在改进模型中,浓度的下降会引起扩散系数的增大,这部分补偿了腐蚀前端浓度的下降.另外在改进模型中,扩散系数还是温度的函数.实验表明,改进模型与实验结果吻合地较好.这些结果不仅为对牺牲层腐蚀机理的理解提供新的证据,而且也为溶液在bubble结构里面的扩散提供新的证据.文中所观察到的这些现象也适合于其他类型的牺牲层腐蚀,条件是其腐蚀过程是受扩散限制的.     

Bubble结构牺牲层腐蚀的一种改进模型

以往的牺牲层腐蚀模型把扩散系数看作是常数,然而,实验结果和以往模型的计算结果在腐蚀开始一段较短的时间内吻合较好,但随着腐蚀时间的变长两者的差异越来越明显.为了解释这一现象并使模型能够较好地预测腐蚀过程,提出了腐蚀模型应该考虑氢氟酸扩散系数是浓度的函数,并在此基础上得到了改进模型.在改进模型中,浓度的下降会引起扩散系数的增大,这部分补偿了腐蚀前端浓度的下降.另外在改进模型中,扩散系数还是温度的函数.实验表明,改进模型与实验结果吻合地较好.这些结果不仅为对牺牲层腐蚀机理的理解提供新的证据,而且也为溶液在bubble结构里面的扩散提供新的证据.文中所观察到的这些现象也适合于其他类型的牺牲层腐蚀,条件是其腐蚀过程是受扩散限制的.     

牺牲层腐蚀二维数值模拟与仿真

建立了基于扩散方程的二维腐蚀模型,并给出相应的边界条件.为求解二维扩散方程,分别给出了有限差分显式和隐式求解算法.得到了每一时刻溶液在具体位置的浓度值,再由Topography模型计算腐蚀前端面的腐蚀情况得到腐蚀前端行进轮廓线.编程实现了对多种不同牺牲层几何结构以及组合结构腐蚀过程的仿真,最后实验验证了模拟的真实性.     

牺牲层腐蚀二维数值模拟与仿真

建立了基于扩散方程的二维腐蚀模型,并给出相应的边界条件.为求解二维扩散方程,分别给出了有限差分显式和隐式求解算法.得到了每一时刻溶液在具体位置的浓度值,再由Topography模型计算腐蚀前端面的腐蚀情况得到腐蚀前端行进轮廓线.编程实现了对多种不同牺牲层几何结构以及组合结构腐蚀过程的仿真,最后实验验证了模拟的真实性.     

牺牲层腐蚀平面二维模拟与仿真

介绍了影响氢氟酸溶液腐蚀牺牲层速率的主要因素,阐述了一二阶联合模型以及这个模型的极坐标推广。详细讨论了极坐标扩散方程的数值求解算法,并对算法进行了适当的优化,利用C语言进行了计算机编程实现了对腐蚀过程的仿真．最后给出腐蚀单端开口结构腐蚀过程的仿真结果。     

氢氟酸和PSG牺牲层腐蚀的TDC模型

对不同结构,即直沟道结构、冒泡结构和组合沟道结构的氢氟酸牺牲层腐蚀进行了研究.以往的牺牲层腐蚀模型和实验结果不能很好地吻合.以往的模型和实验结果的误差随着腐蚀时间的增加而增大.本文提出了一个修正模型,在修正模型中:HF的扩散系数是浓度和温度的函数;腐蚀速率常数是温度的函数;此外还考虑了腐蚀产物对腐蚀过程的影响.对于组合沟道结构,对腐蚀前端形状的描述采用了一个新的数学模型.实验结果和以往的模型以及修正模型进行了对比,结果表明修正模型能够和实验结果吻合得很好.     

氢氟酸和PSG牺牲层腐蚀的TDC模型

对不同结构,即直沟道结构、冒泡结构和组合沟道结构的氢氟酸牺牲层腐蚀进行了研究.以往的牺牲层腐蚀模型和实验结果不能很好地吻合.以往的模型和实验结果的误差随着腐蚀时间的增加而增大.本文提出了一个修正模型,在修正模型中：HF的扩散系数是浓度和温度的函数;腐蚀速率常数是温度的函数;此外还考虑了腐蚀产物对腐蚀过程的影响.对于组合沟道结构,对腐蚀前端形状的描述采用了一个新的数学模型.实验结果和以往的模型以及修正模型进行了对比,结果表明修正模型能够和实验结果吻合得很好.     

基于二维扩散方程的牺牲层腐蚀模拟与仿真

深入研究了牺牲层腐蚀机制,给出了可以在二维平面中模拟腐蚀过程的仿真程序。由于腐蚀主要由腐蚀溶液的扩散机制所影响,对溶液的二维扩散方程给出了求解的有限差分算法,得到了在具体时间和位置的浓度,再利用T opography模型计算腐蚀前端面的腐蚀进行情况得到腐蚀前端行进的轮廓线,通过编程得到了能够模拟不同开口牺牲层结构的仿真程序。最后给出模拟结果和实验腐蚀结果的对比。     

基于多孔硅牺牲层技术的压阻式加速度传感器的分析和设计

分析并设计了一种利用高选择自停止的多孔硅牺牲层技术制作压阻式加速度传感器的工艺,并利用外延单晶硅作为传感器的结构材料,这种工艺能精确地控制微结构的尺寸.利用多孔硅作牺牲层工艺,使用加入硅粉和(NH4 ) 2 S2 O8的TMAH溶液通过在薄膜上制作的小孔释放多孔硅,能很好地保护未被覆盖的铝线.该工艺和标准的CMOS工艺完全兼容.