MEMS工艺集成.ppt

1、MEMS工艺集成,重庆大学光电工程学院 2008年10月27日,内容,简介 表面微加工 体微加工 MEMS与电路的集成 实例 总结,一、简介,二、表面牺牲层工艺,先在衬底表面生长薄膜，通过对薄膜进行光刻、刻蚀等形成结构。 优点：易于与IC集成。,重庆大学微系统研究中心,表面工艺,IC compatibility,Comparison of CMOS and Surface Micromachining,Critical Process Temperatures for Microstructures,- Junction migration at 800 to 950C - Al interc

2、onnect suffers at 400-450 C - Topography,Surface Micromachining,MUMPS工艺,MUMPS工艺特点,长氮化硅 长0层PolySi,MUMPS工艺,一次光刻 RIE去除多余0层PolySi,MUMPS工艺,LPCVD淀积二氧化硅 二次光刻，DRIE形成凹点,MUMPS工艺,三次光刻，DRIE形成锚点 LPCVD淀积1层Poly-Si,淀积PSG，退火,MUMPS工艺,四次光刻1层PolySi，DRIE 淀积二氧化硅,MUMPS工艺,五次光刻，DRIE 六次光刻，DRIE,MUMPS工艺,淀积PolySi，PSG，退火 七次光刻，DR

3、IE,MUMPS工艺,八次光刻，剥离，湿法去除光刻胶和金属 HF释放结构,MUMPS工艺,Sandia SUMMIT工艺,5层多晶硅技术 复杂结构,Sandia SUMMIT工艺,0层多晶硅,Sandia SUMMIT工艺,1层二氧化硅 1层多晶硅,Sandia SUMMIT工艺,2层氧化硅 2层多晶硅,Sandia SUMMIT工艺,3层氧化硅 3层多晶硅,Sandia SUMMIT工艺,Sandia SUMMIT工艺,DMD微镜,DMD微镜,DMD微镜,器件,三、体加工,Chemical milling: using a maskant and a scribe followed by a

4、cid to etch the scribed area Chemical milling (15 th century decorating armor) Chemical milling by the 1960s especially used by the aerospace industry Photosenstive masks instead of scribing by hand (Niepce in 1822) Printed circuit board (WW II) Isotropic etching of Si (mid 1950s) ICs (1961) First S

5、i micromechanical element (1961-1962) Anisotropic etching of Si (mid 1960s),Example: electrochemical sensor array,A typical bulk micromachining example: to make an array of electrochemical sensors in a catheter (e.g. to measure pH, O2 and CO2 in blood) The etch stop in this case is a sacrificial oxi

6、de layer Yet smaller structurs could be used to experiment in picoliter microvials (e.g. to investigate a single biological cell)-go visit,Bulk Micromachining,SCREAM 工艺,Sealed-cavity DRIE 工艺,重庆大学微系统研究中心,体加工工艺,体硅深刻蚀释放工艺（北京大学）,重庆大学微系统研究中心,多MEMS器件及MEMS器件与IC的集成加工技术： 实现微系统多功能、高性能和低成本的基础。,加速度、温度、湿度、压力传感器集

7、成,MEMS与IC集成,MEMS与IC集成,存在的问题,工艺比较,集成方案比较,集成方案及代表,CMOS first,CMOS first,MEMS first,重庆大学微系统研究中心,微加工技术发展趋势,三维组装与封装技术 键合：低温、多材料、多层 自组装技术： 封装：与外界的机、电、热、光、物质交换接口等。,三自由度加速度封装,多层键合,重庆大学微系统研究中心,非硅加工技术 ： 金属材料、聚合物材料、陶瓷材料等的微加工技术及其与硅基微加工技术的兼容性； 基于柔性衬底的微加工技术。,柔性衬底传感器,微加工技术发展趋势,需重点考虑残余应力问题,重庆大学微系统研究中心,实例,密封腔制备工艺,锥尖制备工艺,重庆大学微系统研究中心,氧化、光刻、刻蚀,腐蚀