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表面微结构机械加工技术(Surface micromachining

2017-12-15

  >制作构造层:接着以厚膜技术成长一层多晶硅,如<图4-4(e)>所示;再使用黄光微影进行图形转移,包括:光阻涂布、光罩曝光、化学显影、蚀刻技术,将不需要区域的多晶硅去除,如<图4-4(f)与(g)>所示;再将光阻去除,如<图4-4(h)>所示。

  由于一般MEMS元件都是使用氧化硅制作牺牲层,因此都是使用「氢氟酸水溶液」来溶解氧化硅。<图4-4>中可以看出构造层是由「多晶硅(Poly silicon)」形成,,主要是由于多晶硅硬度较高,容易形成具有机械强度的微悬臂立体结构,所谓「构造层」就是最后要保留下来的机械构造部分;而牺牲层是由「氧化硅(Silicon oxide)」形成,所谓「牺牲层」就是最后要使用化学药品牺牲去掉的部分。科技台湾

  诺铂智造:表面微结构机械加工技术(Surface micromachining),最近接触了一个新的加工技术名词,对这个了解比较少,查阅网络相关资料也比较少,在别的地方看到了这样一篇文章,给大家分享一下。

  利用黄光微影、掺杂技术、蚀刻技术、薄膜成长等半导体制程技术,在硅晶圆「表面」制作机械元件称为「表面微机械加工技术(Surface micromachining)」,通常只能制作很浅的表面元件,元件的厚度小于5μm(微米),因此这种元件只能承受较小的机械力量,如果承受较大的机械力量可能会折断或变形。表面微机械加工技术可以应用在许多MEMS元件的制作,例如:数位光源处理器(DLP)、重力加速度感测器(G sensor)、微加速度计(Micro accelerometer)、等元件。

  >多晶硅(Poly silicon):在电子元件中通常用来取代MOS闸极上方的金属制作「导电层」,但是在MEMS元件中通常用来制作「构造层」。

  >氧化硅(Silicon oxide):在电子元件中通常用来制作「绝缘层」,但是在MEMS元件中通常用来制作「牺牲层」。

  表面微机械加工技术的制作流程如<图4-4>所示,包括制作牺牲层、制作构造层、移除牺牲层等三大步骤:

  厚度小于1μm的元件称为「薄膜(Thin film)」,而厚度大于1μm的元件称为「厚膜(Thick film)」,薄膜通常使用在电子元件,因为电子元件不需要承受任何机械力量,但是MEMS元件通常都是机械元件,必须承受较大的机械力量,因此大多使用厚膜来制作。其实薄膜与厚薄的制作方式完全相同,只要使用半导体制程的「薄膜成长技术」将薄膜长得厚一点即可。<图4-3(a)>是使用表面微机械加工技术所制作的「悬臂梁(Cantilever)」,悬臂梁是机械工程上所使用的结构,必须具有机械强度,可以单独腾空形成类似横梁的构造;<图4-3(b)>是使用表面微机械加工技术所制作可以翻转的「微镜面(Micro mirror)」。科技台湾

  >制作牺牲层:在硅晶圆的表面先以厚膜技术成长一层氧化硅,如<图4-4(a)>所示;接着使用黄光微影进行图形转移,包括:光阻涂布、光罩曝光、化学显影、蚀刻技术,将不需要区域的氧化硅去除,如<图4-4(b)与(c)>所示;最后再将光阻去除,如<图4-4(d)>所示。

  >移除牺牲层:将完成的MEMS元件放入化学药品(氢氟酸水溶液)中,将牺牲层氧化硅溶解掉,最后得到如<图4-4(i)>的立体构造。

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