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。     

SiO2牺牲层刻蚀实验的研究与分析

氢氟酸(HF)刻蚀SiO2牺牲层受多种因素影响,其中刻蚀液的温度、组分、浓度、被刻蚀结构的形式及结构内部的残余应力等是最主要的。样品设计了多种测试结构,深入研究这些因素对刻蚀速率及结果的影响,并进行了详细的讨论与分析。通过实验可观察到刻蚀过程中的反应限制阶段与扩散限制阶段,说明经长时间的刻蚀,HF的扩散效应将成为影响刻蚀速率的主导因素。对于实验过程中观察到的"凸"状的刻蚀前端和"晕纹"现象,分析认为结构中的应力梯度及材料间不同的亲水性质是产生这些现象的主要原因。     

基于梳齿式电容加速度计的深硅刻蚀北大核心

梳齿式电容加速度计对梳齿的形貌有很高的要求,如需要梳齿侧壁具有良好的垂直度和粗糙度等。利用深硅刻蚀机对梳齿结构进行加工需要对刻蚀参数进行分析和调整。以SF_6和C_4F_8为刻蚀气体,设定深硅刻蚀中极板功率、腔室压力、刻蚀/钝化周期、气体流量等工艺参数,着重研究了刻蚀速率、垂直度、粗糙度、光刻胶选择比、均匀性等直接影响刻蚀形貌的几项因素,得到了宽5.3μm、深50μm的沟槽结构,且垂直度为89.5°,侧壁凸起高度为83.69 nm,而预期目标为垂直度90°±2°,侧壁凸起高度小于120 nm,故结果符合要求。最终将调整好的工艺用于刻蚀SOI片上的梳齿结构,得到了良好的形貌。     

体微加工技术在MEMS中的应用

微机电系统(MEMS)技术的基础是由微电子加工技术发展起来的微结构加工技术，包括表面微加工技术和体微加工技术。其中体微加工技术是微传感器、微执行器制造中最重要的加工技术。该文主要介绍以加工金属、聚合物以及陶瓷为主的LIGA技术，先进硅刻蚀技术(ASE)和石英晶体深槽湿法刻蚀技术。最后给出用LIGA技术和牺牲层技术制作微加速度传感器的例子。     

MEMS中的牺牲层技术

MEMS技术作为微电子技术应用的新突破,促进了现代信息技术的发展。牺牲层技术是MEMS应用中的关键,用以实现结构悬空和机械可动。本文介绍了MEMS技术发展中的几种牺牲层技术,并进行了简要评述。     

铝锗键合技术及其在MEMS加速度计中的应用

本文提出了一种可与CMOS工艺兼容的MEMS晶圆级铝锗键合工艺。根据铝锗共晶键合的特点,设计了键合工艺流程,并通过对键合工艺(包括键合温度、键合时间、键合压强)安排多次试验,获得了优化的铝锗共晶键合工艺条件,并成功应用于MEMS加速度计产品的制作。     

FIR数字滤波在MEMS加速度计中的应用

简要分析了MEMS加速度计应用模型中的噪声来源,介绍了FIR数字低通滤波器的设计方法,并用FPGA实现的FIR滤波器对MEMS加速度计的输出信号进行了实时滤波处理。通过对滤波前后时、频域信号的比较,可以看出采用FIR数字低通滤波器能有效抑制加速度计输出信号中的高频噪声、提高加速度计的测量精度。实验结果表明,滤波前噪声信号标准偏差为1.53×10-5V,经FIR数字低通滤波后的噪声信号标准偏差降低为5.4×10-6V,加速度计的分辨率由126μg提高到42μg。     

反应离子刻蚀中的边缘效应及其补偿办法

在反应离子刻蚀中,可以通过提高刻蚀功率来提高反应离子刻蚀速率,但此时由于反应气体浓度分布的影响,Si片中央和边缘的刻蚀速率存在着明显的差异,刻蚀量偏差最多可达±15%以上.本文分析了反应离子刻蚀中不均匀性的产生机理,并通过实验予以验证.进而提出了通过合理设计掩模图形,以减少边缘效应,从而得到均匀刻蚀结果的补偿方法.实验表明,这种补偿方法在刻蚀速率提高近3倍的同时,可以将不均匀性降至±5%以下,适用于对微结构的均匀性要求较高的场所.     

MEMS器件牺牲层腐蚀释放技术研究

以非制冷红外焦平面阵列和热剪切应力传感器为代表,分析了这两种典型的薄膜悬浮结构和带空腔结构的MEMS器件在进行二氧化硅牺牲层的腐蚀和最终结构释放过程中的各种问题。根据二氧化硅的腐蚀机理,指导了对腐蚀孔(槽)的设计,通过测量不同条件下的腐蚀速度,得出升温、超声、适时更换腐蚀液是加快腐蚀速度的方法,基于粘连现象中拉起长度的概念,提出基于硅衬底下突点制作及释放牺牲层的方法,并获得了成功释放。     

ICP刻蚀技术及其在光电子器件制作中的应用

简单介绍了ICP(inductively coupled plasma)刻蚀设备的结构和刻蚀机理，报道了ICP刻蚀硅、二氧化硅和Ⅲ—Ⅴ族材料的一些最新进展，重点介绍ICP刻蚀技术在光电子器件制作方面的进展和应用前景。     

6H-SiC体材料在SF_6/O_2混合气体中的ICP刻蚀

采用SF6/O2作为刻蚀气体,对单晶6H-SiC材料的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺进行了研究。分析了ICP功率、偏置电压、气体混合比等工艺参数对刻蚀速率和刻蚀质量的影响。结果表明,刻蚀速率随着ICP功率及偏置电压的增大而提高,刻蚀表面质量随偏置电压及O2的含量的增大而降低,而ICP功率的变化对刻蚀质量影响不大。混合气体中O2含量为20%时刻蚀速率达到最大值,同时加入氧气后形成易于充电的SiFxOy中间层,从而促进了微沟槽的形成。     

ICP刻蚀技术在808 nm激光器中的应用

主要研究了GaAlAs/GaAs多层结构波导的ICP(inductiveIy coupled plasma)刻蚀,评述了使用PECVD制作的SiO2做掩膜的优点,分析了气体选择比对侧向钻蚀控制的影响,并初步分析了刻蚀损伤.比较了不同工艺参数对于刻蚀图形的影响,包括刻蚀侧壁角度,刻蚀表面平整度,选择比,侧向钻蚀等几个方面,并对ICP刻蚀对激光器性能的影响.通过对刻蚀图形的控制,使2 in.芯片内均匀性<±5%,侧壁角达到79°-81°,最后给出了经干法与湿法刻蚀后,器件的一些性能参数.     

MEMS器件的腐蚀与释放

以硅微机械FP腔器件为代表,该器件采用了标准的硅表面加工工艺,分析了此类具有悬空结构的MEMS器件在进行牺牲层的腐蚀和最终的结构释放过程中的各种问题.根据所遇到问题的不同情况对器件的设计和工艺流程进行了改进,并通过实验验证了其可行性.     

抗野值自适应Kalman滤波在MEMS加速度计信号处理中的应用

针对MEMS加速度计在复杂应用环境下输出信号中存在野值,且其噪声统计先验知识不足的问题,运用了一种抗野值自适应Kalman滤波算法,采提高其测量精度.该算法用一个修正函数加权于自适应Kalman滤波方程的新息上,根据新息的方差和均值变化自适应调整修正权值,从而保持序列原有性质.通过对输出信号的算法验证,表明该算法能够有效在线去除野值,防止滤波发散,在提高MEMS加速度计测量精度上有一定的可行性.     

MEMS技术及其在军事中的应用

微电子机械系统(MEMS)是多种学科的交叉融合,应用领域极为广泛。文章主要阐述了MEMS的设计、加工、封装与测试等技术及其在微/纳卫星、微型飞行器、微型机器人和纳米科技战士等方面的军事应用。     

Parylene薄膜及其在MEMS中的应用

介绍了聚合物Parylene,包括其制备工艺和Parylene薄膜的图形化。着重介绍了Parylene在微流体系统的应用,包括微阀、微泵和微通道;在可植入微系统中的应用,包括人工耳蜗和视网膜假体。近来的研究表明,基于Parylene的MEMS微器件广泛应用在各种MEMS微结构、微传感器和微驱动器上,Parylene在各种完全集成微系统应用中将具有更加诱人的前景。     

Lam Research的先进深硅刻蚀技术

在一个人们期望即时信息的社会,等上几秒钟,时间似乎变得很长。随着万亿传感器的视野和物联网(I OT)互联网的不断发展,对于"智能传感器"出现了明显的需求:即对大量数据进行分类,区分有用信息和噪音,节省珍贵的几秒钟。随着智能传感器的发展,微机电系统(MEMS)、电源装置以及先进封装蚀刻应用需要     

MEMS技术在流体控制中的应用

微机电系统(MEMS:Micro Electro-Mechanical System)技术或微传感器与微执行器(MicromachinedTranducers)技术,它是在微电子技术的基础上发展起来的,融合了硅微加工和精密机械加工等多种微加工技术,并利用IC技术把控制和信号处理电路与机械部件集成的微型系统。这种技术所涉及的器件的特征尺寸一般小于1mm而大于1μm,它为流体控制研究开辟了一个崭新的领域。简述了流体控制技术的基本原理以及应用MEMS技术实现流体控制的机理和途径,分别介绍了国外研究机构近年来在微传感、微执行技术的研究工作。     

ICP刻蚀在微加速度传感器制作中的应用

针对ICP刻蚀工艺进行了深入研究,探讨了气体流量、射频功率和工作室气压设定值等工艺参数对刻蚀效果的影响,最终在硅基底上获得了线宽为40μm时深刻蚀的最佳工艺参数,即采用BOSCH工艺,压力设定为6Pa,在刻蚀过程中通入流量为100cm3/min的SF6气体,持续11s,射频功率20W,源功率450W,保护过程中通入流量为75cm3/min的C4F8气体,持续10s,射频功率0W,源功率220W,得到了最佳刻蚀结果,并利用此工艺制作出了量程为±12g,灵敏度为79mV/g,精度高于±2%微机械加速度传感器。