微机电系统技术：—硅基微加工

当前流行的硅基做加工技术主要有体微加工（bulkmieromachining）和表面做加工（sutheemic。achini。）两种。它们之间的主要区别为：前者将微机械的运动部件制作在硅衬底里,后者则将微机械运动部件制作在硅衬底表面上的薄膜里”健体微加工技术目前用体微加工技术制作的主要产品有：某些压力传感器、加速度传感器。微泵、微阀、微沟槽等微传感器、微机械和微机械零件等,这些产品的微结构的显著特点是它们都有可运动的悬臂梁或桥、可振动的膜或硅衬底里的沟槽。这些微结构的形成主要利用腐蚀技术和光刻技术相结合,有选择地从硅衬底上挖去…     

用于释放已粘连MEMS悬臂梁的超临界CO2释放工艺

在湿法腐蚀牺牲层工艺中,由于液体毛细力的作用,MEMS悬臂梁易与衬底粘连从而引起器件失效。本文提出了一套利用超临界CO2释放干燥技术释放已粘连悬臂梁的工艺流程。结合自主研发的超临界CO2半导体工艺平台,深入研究了超临界CO2释放工艺。实验结果表明该超临界CO2释放干燥工艺可以成功释放已粘连的高宽长比MEMS悬臂梁。     

一种具有"8悬臂梁-质量块"结构的新型硅微加速度计

提出了一种具有"8悬臂梁-质量块"结构的新型三明治式硅微机械电容式加速度计,用微机械加工工艺在(111)硅片上制作出了具有信号输出的器件.该加速度计的惯性质量块由同一(111)硅片上下表面对称分布的8根悬臂梁支撑.这些悬臂梁是利用(111)硅在KOH溶液中的各向异性腐蚀特性结合深反应离子刻蚀(DRIE)实现的,其尺度精确可控,保证了结构的对称性.该加速度计的谐振频率为2.08kHz,品质因子Q为21.4,灵敏度为93.7mV/g.     

一种具有“8悬臂梁-质量块”结构的新型硅微加速度计

提出了一种具有"8悬臂梁-质量块"结构的新型三明治式硅微机械电容式加速度计,用微机械加工工艺在(111)硅片上制作出了具有信号输出的器件.该加速度计的惯性质量块由同一(111)硅片上下表面对称分布的8根悬臂梁支撑.这些悬臂梁是利用(111)硅在KOH溶液中的各向异性腐蚀特性结合深反应离子刻蚀(DRIE)实现的,其尺度精确可控,保证了结构的对称性.该加速度计的谐振频率为2.08kHz,品质因子Q为21.4,灵敏度为93.7mV/g.     

基于硅模具制作的纳米裂纹及应变传感器

纳米裂纹制造技术作为一种非传统的纳米加工技术被应用于纳米线条、纳流控芯片和传感器等众多研究领域,然而纳米裂纹生成的随机性及其图案的不确定性限制了该项技术的发展.利用硅模具以及二次倒模工艺,在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底表面制作相互平行且分布均匀的金纳米裂纹.硅模具上带有利用硅各向异性腐蚀工艺加工出的V型沟槽结构,通过...     

电子学与电子工程

Y98-61305-531 9905604微系统技术2(含8篇文章)=Session 15:microsystemtechnology 2[会,英]//1997 Proceedings of the Interna-tional Semiconductor Conference.Vol.2.—531～564(UV)本部分收录论文8篇。其题目有:与 CMOS 技术兼容的神经/肌肉活动记录/刺激用多通道微型探测器,光探测用三维微型结构悬臂梁,硅微系统中波导对光 FET 漏极耦合的三维模拟技术,衍射光栅效率更精确测量的方法,作为微波电路支撑的介质膜和半导体膜,各向异性腐蚀粗糙度的限制方法,利用原子力显微图象分形研究表面形貌的方法,以及研究各向异性腐蚀图的方法。     

三维掩膜硅各向异性腐蚀工艺释放微悬空结构

提出了一种新颖的基于三维掩膜的硅各向异性腐蚀工艺,即利用深反应离子刻蚀、湿法腐蚀等常规体硅刻蚀工艺和氧化、化学气相沉积(CVD)等薄膜工艺制作出具有三维结构的氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)薄膜,以该三维薄膜作为掩膜进行各向异性腐蚀,该工艺可以应用于MEMS微悬空结构的制作。利用该工艺成功地在单片n-Si(100)衬底上完成了一种十字梁结构的释放,并对腐蚀的过程和工艺参数进行了研究。     

利用电子束光刻制备晶面依赖的硅纳米结构

利用电子束光刻和各向异性湿法腐蚀技术,在(100)SOI衬底上成功地制备出晶面依赖的硅纳米结构.这项技术利用了硅的不同晶面在碱性腐蚀溶液中具有不同腐蚀速率的特性.纳米结构脊部宽度的最小尺寸可以达到10nm以下.扫描电镜和原子力显微镜的观察表明,利用这种方法制备出来的纳米结构具有很好的重复性,而且表面光滑.     

利用电子束光刻制备晶面依赖的硅纳米结构

利用电子束光刻和各向异性湿法腐蚀技术,在(100)SOI衬底上成功地制备出晶面依赖的硅纳米结构.这项技术利用了硅的不同晶面在碱性腐蚀溶液中具有不同腐蚀速率的特性.纳米结构脊部宽度的最小尺寸可以达到10nm以下.扫描电镜和原子力显微镜的观察表明,利用这种方法制备出来的纳米结构具有很好的重复性,而且表面光滑.     

c轴择优取向AlN薄膜的制备研究

采用MOCVD法在蓝宝石(0001)单晶衬底上生长AlN压电薄膜。用XRD和原子力显微(AFM)技术表征薄膜的微观结构。研究了衬底温度、TMA和NH3流量、反应室气压对AlN薄膜织构特性的影响,并对薄膜生长的工艺参数进行了相应优化。结果表明:在优化条件下制备的AlN薄膜高度c轴择优取向,(0002)峰摇摆曲线半高宽仅为0.10°,且薄膜表面平整,椭圆偏振法测出其折射率为2.0～2.4。     

专利文献介绍

本专利介绍的掩模由以下几个部份组成;(a)能通过X射线的材料制成的掩模衬底,(b)能吸收X射线的材料在衬底表面或内部形成的掩模图形,(c)支承掩模衬底后缘的支承环,(d)嵌入掩模衬底网状狭缝中的网状金属薄膜。掩模的制造工艺可分为以下几个工序:(a)在支承板上形成一个能透过X射线的掩模衬底,(b)在     

偏晶向(111)硅片闪耀光栅的设计

利用硅单晶的特殊结构可以设计出不同角度的闪耀光栅，再使用MEMS的紫外光刻、各向异性腐蚀等常规工艺就可以完成硅闪耀光栅的制作。设计了一种利用偏转晶向(111)硅片制作小角度闪耀光栅的方法，避免了利用其它晶向的硅片制作闪耀光栅的缺点。利用这种方法制作了线宽为4μm的硅闪耀光栅，使用原子力显微镜(AFM)进行了光栅表面形貌测试，得到平均表面粗糙度为110．94nm，试验结果表明制作的硅光栅样片具有良好光学特性的反射表面和光栅槽形。     

亚微米级硅尖端传感器的研制

提出了一种全新的亚微米级温度传感器的构想。作者在借鉴AFM悬臂测头的基础上，采用了微机械加工技术中的各向同性和各向异性腐蚀技术，在硅材料上完成了悬臂梁与硅尖制作。制成的梁的厚度在6μm左右、尖端曲径半径远小于1μm。随后对悬臂梁前端的硅尖进行尖端放电，隧穿其顶端的Si_3N_4层形成温敏器件──一个微型的热电偶。最后进行了这一温敏传感器的引线和封装。由于制作所形成的硅尖曲径半径在0．1μm左右，从而可以在其尖顶上形成亚微米级的温度传感器，在集成电路的探伤与修补以及生物技术领域，有着广阔的应用前景。     

用于LDD和SST的SiO2边墙干法腐蚀工艺研究

本文从干法腐蚀角度出发,首先从数学上分析了多晶硅角度,SiO_2边墙的宽度和高度,衬底损失与各工艺参数间的关系,指出边墙的宽度和高度分别取决于多晶硅的角度和过腐蚀量。在Tegal1512e设备上,采用Cl_2、SF_6、N_2混合气体,开发了多晶硅干法腐蚀工艺,讨论了LDD的正胶掩膜及SST的SiO_2掩膜对工艺的不同影响。SEM分析发现了SF_6气体腐蚀的各向同性。在Tegal903e设备上,采用CHF_3、SF_6、He混合气体,开发了SiO_2边墙干法腐蚀工艺,研究了腐蚀的各向异性,辐射损伤,选择比,均匀性及重复性的控制方法。取得的工艺结果为,腐蚀速率(?)_(sio_2)≈400nm/min,均匀性U≤±5％,选择比S_(f8)>10,工序能力指数C_p>1。     

银纳米线与二氧化硅衬底表面摩擦力的测量

银纳米线是制作纳米光电子器件的理想材料,了解银纳米线与特定衬底间的摩擦特性对于器件的设计和制备工艺具有重要参考价值.本文利用原子力显微镜(AFM)研究银纳米线与二氧化硅衬底表面的摩擦特性,为提高摩擦力测量准确性,依次借助斜面法和横向力曲线分别标定了AFM探针的扭转弹性常数和光杠杆横向灵敏度,同时对扫描器引入的横向误差进行了补偿.利用AFM纳米操纵技术记录了单根银纳米线由静止到整体滑动的全过程,实验测得直径50 nm银纳米线与二氧化硅衬底表面的最大静摩擦线密度和滑动摩擦线密度分别为1.07 nN/nm和0.56 nN/nm.     

用于3D封装的带TSV的超薄芯片新型制作方法

提出了一种应用于3D封装的带有硅通孔(TSV)的超薄芯片的制作方法。具体方法为通过刻蚀对硅晶圆打孔和局部减薄,然后进行表面微加工,最后从硅晶圆上分离出超薄芯片。利用两种不同的工艺实现了TSV的制作和硅晶圆局部减薄,一种是利用深反应离子刻蚀(DRIE)依次打孔和背面减薄,另一种是先利用KOH溶液湿法腐蚀局部减薄,再利用DRIE刻蚀打孔。通过实验优化了KOH和异丙醇(IPA)的质量分数分别为40%和10%。这种方法的优点在于制作出的超薄芯片翘曲度相较于CMP减薄的小,而且两个表面都可以进行表面微加工,使集成度提高。利用这种方法已经在实验室制作出了厚50μm的带TSV的超薄芯片,表面粗糙度达到0.02μm,并无孔洞地电镀填满TSV,然后在两面都制作了凸点,在表面进行了光刻、溅射和剥离等表面微加工工艺。实验结果证实了该方法的可行性。     

用于原子磁强计的超表面集成反射型气室设计

原子磁强计以其高灵敏度和成本低等优势受到了越来越多的关注,如今,进一步提高原子磁强计的芯片集成度已成为主要趋势,因为它有利于生物磁性测量与成像。但是,目前实现原子磁强计小型化的主要障碍是微加工原子气室的光学元件分立。鉴于此,笔者提出一种基于新兴超表面的超紧凑片上原子气室方案,该方案将超表面与各向异性腐蚀的单晶硅相结合,在保证高灵敏度的同时提高了原子气室的集成度。该方案能够对圆偏振入射光束进行光路操纵,效率可达到80%。超表面采用厚度为500 nm的硅设计而成,可以通过基本的微加工工艺直接在原子气室上制造。所设计的新型原子气室具有集成度高、可大批量制造的优点,为未来生物磁性传感系统的发展提供了参考。     

基于图形衬底生长的GaN位错机制分析

采用缺陷选择性腐蚀法结合光学显微镜及原子力显微镜(AFM)对金属有机化合物气相外延(MOVPE)在蓝宝石图形衬底(PSS)上生长的非掺杂GaN体材料的位错产生机制进行了研究,分析结果表明,位错来源于三个方面:一是"二步法"生长机制引入的位错;二是是由于图形衬底上不同区域GaN晶体相互连接时由于晶面不连续所造成的位错群;三是由于图形衬底制作工艺过程中引入的表面污染与损伤.     

一种使用平面线圈结构的微型电磁继电器

本文介绍一种采用平面线圈结构的微型电磁继电器的制造工艺和理论分析。这种继电器的大小大约是 4mm× 4mm× 0 .5mm ,工艺比较简单 ,主要采用光刻、蒸镀、电镀和腐蚀牺牲层等普通的微加工技术来完成全部制作工艺。因此可以大大地降低继电器的生产成本、物理尺寸和制造的复杂性。另外 ,还进行了一些有关线圈通过激励电流后对活动电极产生电磁力的理论计算和仿真 ,利用这些结果可以对这种电磁继电器的结构和参数进行优化设计     

一种新型非致冷红外探测器

介绍一种基于标准硅工艺、采用电容读出方式微悬臂梁非制冷红外探测器的设计、制作及性能测试.用这两种热膨胀系数相差很大材料(氮化硅和铝)的薄膜做成的双材料微悬臂梁在红外辐射下,温度升高并发生弯曲.通过检测微悬臂梁和衬底形成的一个可变电容变化可以得知微悬臂梁的弯曲情况,从而可以探测红外辐射的信息.利用外部测试设备对单元探测器进行测试表明微悬臂梁对红外辐射有很高的响应.