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[转帖] 典型MEMS工艺流程

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发表于 2017-3-8 11:00:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
MEMS表面微机械加工工艺是指所有工艺都是在圆片表面进行的MEMS制造工艺。表面微加工中,采用低压化学气相淀积(LPCVD)这一类方法来获得作为结构单元的薄膜。表面微加工工艺采用若干淀积层来制作结构,然后释放部件,允许它们做横向和纵向的运动,从而形成MEMS执行器。最常见的表面微机械结构材料是LPVCD淀积的多晶硅,多晶硅性能稳定且各向同性,通过仔细控制淀积工艺可以很好的控制薄膜应力。此外,表面微加工工艺与集成电路生产工艺兼容,且集成度较高。

下面结合北京大学微系统所的MEMS标准工艺,以一个MEMS中最主要的结构——梁为例介绍一下MEMS表面加工工艺的具体流程。

  1.硅片准备
  2.热氧生长二氧化硅(SiO2)作为绝缘层
  3.LPCVD淀积氮化硅(Si3N4)作为绝缘及抗蚀层
  4.LPCVD淀积多晶硅1(POLY1)作为底电极
  5.多晶硅掺杂及退火
  6.光刻及腐蚀POLY1,图形转移得到POLY1图形
  7.LPCVD磷硅玻璃(PSG)作为牺牲层
  8.光刻及腐蚀PSG,图形转移得到BUMP图形
  9.光刻及腐蚀PSG形成锚区
  10.LPCVD淀积多晶硅2(POLY2)作为结构层
  11.多晶硅掺杂及退火
  12.光刻及腐蚀POLY2,图形转移得到POLY2结构层图形
  13.溅射铝金属(Al)层
  14.光刻及腐蚀铝层,图形转移得到金属层图形
  15.释放得到活动的结构

至此,我们利用MEMS表面加工工艺完成了一个梁的制作。这个工艺流程中共有五块掩膜版,分别是:

  1.POLY1,用的是阳版,形成的多晶1图形用来提供机械层的电学连接,地极板或屏蔽电极;

  2.BUMP,用的是阴版,在牺牲层上形成凹槽,使得以后形成的多晶硅机械层上出现小突起,减小在释放过程或工作过程中机械层与衬底的接触面积,起一定的抗粘附作用;

  3.ANCHOR,用的是阴版,在牺牲层上刻孔,形成机械层在衬底上的支柱,并提供电学连接;

  4.POLY2,用的是阳版,用来形成多晶硅机械结构;

  5.METAL,用的是阳版,用来形成电连接或测试接触。
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