MEMS表面微機(jī)械加工工藝是指所有工藝都是在圓片表面進(jìn)行的MEMS制造工藝,。表面微加工中,采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)這一類方法來獲得作為結(jié)構(gòu)單元的薄膜,。表面微加工工藝采用若干淀積層來制作結(jié)構(gòu),然后釋放部件,,允許它們做橫向和縱向的運(yùn)動(dòng),,從而形成MEMS執(zhí)行器。最常見的表面微機(jī)械結(jié)構(gòu)材料是LPVCD淀積的多晶硅,,多晶硅性能穩(wěn)定且各向同性,,通過仔細(xì)控制淀積工藝可以很好的控制薄膜應(yīng)力。此外,,表面微加工工藝與集成電路生產(chǎn)工藝兼容,,且集成度較高,。
下面結(jié)合北京大學(xué)微系統(tǒng)所的MEMS標(biāo)準(zhǔn)工藝,以一個(gè)MEMS中最主要的結(jié)構(gòu)——梁為例介紹一下MEMS表面加工工藝的具體流程,。
1.硅片準(zhǔn)備
2.熱氧生長(zhǎng)二氧化硅(SiO2)作為絕緣層
3.LPCVD淀積氮化硅(Si3N4)作為絕緣及抗蝕層
4.LPCVD淀積多晶硅1(POLY1)作為底電極
5.多晶硅摻雜及退火
6.光刻及腐蝕POLY1,,圖形轉(zhuǎn)移得到POLY1圖形
7.LPCVD磷硅玻璃(PSG)作為犧牲層
8.光刻及腐蝕PSG,圖形轉(zhuǎn)移得到BUMP圖形
9.光刻及腐蝕PSG形成錨區(qū)
10.LPCVD淀積多晶硅2(POLY2)作為結(jié)構(gòu)層
11.多晶硅摻雜及退火
12.光刻及腐蝕POLY2,,圖形轉(zhuǎn)移得到POLY2結(jié)構(gòu)層圖形
13.濺射鋁金屬(Al)層
14.光刻及腐蝕鋁層,,圖形轉(zhuǎn)移得到金屬層圖形
15.釋放得到活動(dòng)的結(jié)構(gòu)
至此,我們利用MEMS表面加工工藝完成了一個(gè)梁的制作,。這個(gè)工藝流程中共有五塊掩膜版,,分別是:
1.POLY1,用的是陽版,,形成的多晶1圖形用來提供機(jī)械層的電學(xué)連接,,地極板或屏蔽電極;
2.BUMP,用的是陰版,,在犧牲層上形成凹槽,,使得以后形成的多晶硅機(jī)械層上出現(xiàn)小突起,減小在釋放過程或工作過程中機(jī)械層與襯底的接觸面積,,起一定的抗粘附作用;
3.ANCHOR,,用的是陰版,在犧牲層上刻孔,,形成機(jī)械層在襯底上的支柱,,并提供電學(xué)連接;
4.POLY2,用的是陽版,,用來形成多晶硅機(jī)械結(jié)構(gòu);
5.METAL,,用的是陽版,用來形成電連接或測(cè)試接觸,。