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表面硅MEMS加工采用什么工艺?

2021-10-11
表面硅MEMS加工技术是在集成电路平面工艺基础上发展起来的一种MEMS工艺技术,它利用硅平面上不同材料的顺序淀积和选择腐蚀来形成各种微结构。 据博研小编了解,表面硅MEMS加工技术的关键工艺有以下两种:
 表面硅MEMS加工采用什么工艺?
1、低应力薄膜技术
 
表面硅MEMS加工工艺主要是以不同方法在衬底表面加工不同的薄膜,并根据需要事先在薄膜下面已确定的区域中生长牺牲层。这些都需要制膜工艺来完成。
 
制膜的方法有很多,如蒸镀、溅射等物理气相淀积法、化学气相淀积法以及外延和氧化等。其中CVD是微电子加工技术中最常用的薄膜制作技术之一,它是在受控气相条件下,通过气体在加热基板上反应或分解使其生成物淀积到基板上形成薄膜。CVD技术可以分为常压、低压、等离子体增强等不同技术。
 
采用CVD所能制作的膜有多晶硅、单晶硅、非晶硅等半导体薄膜,氧化硅、氮化硅等绝缘体介质膜,以及高分子膜和金属膜等。由于在表面硅MEMS加工技术中最常用到的是多晶硅、氧化硅、氮化硅薄膜,而它们通常采用LPCVD或PECVD来制作。
 
2、PECVD制膜技术
 
PECVD法是利用辉光放电的物理作用来激活化学气相淀积反应。其淀积温度一般在400℃以下,可以用来淀积氧化硅、氮化硅、PSG、BPSG、Al2O3等绝缘体及钝化膜和非晶硅薄膜以及有机化合物和TiC、TiN等耐磨抗蚀膜。
 
在表面硅MEMS工艺中,PECVD主要用来制作低应力氮化硅薄膜。PECVD氮化硅是在低于400℃条件下,利用SiH4和NH3(或N2)反应形成。PECVD氮化硅的应力控制可以通过调整反应气体流量和等离子体的激活频率来实现。
 
牺牲层技术是在硅基板上,先制作一定形状的牺牲层材料,再用化学气相淀积等方法形成制作微型部件的结构层。最后,以融解或刻蚀法去除牺牲层,使微型部件的可动部分与基板分离。理想的牺牲层材料必须满足以下要求:
 
膜的厚度必须控制在可接受的公差内,这是由于不均匀的沉积将导致机械部件表面粗糙或不平整;牺牲层在结构层部件释放时,必须能够被去除干净;牺牲层的腐蚀选择率和腐蚀速率必须很高,以便在腐蚀牺牲层时,结构的其他部分不被明显损伤。
 
博研小编了解到在表面硅MEMS加工技术中,通常是以LPCVD法制作的多晶硅作为结构层而以LPCVD法或PECVD法制作的PSG或PBSG作为牺牲层材料。PSG或PBSG结构疏松,可以在氢氟酸(HF)水溶液中以较快的腐蚀速率被去除干净。
 

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