1、MEMS工藝集成,重慶大學(xué)光電工程學(xué)院 2008年10月27日,內(nèi)容,簡(jiǎn)介 表面微加工 體微加工 MEMS與電路的集成 實(shí)例 總結(jié),一、簡(jiǎn)介,二、表面犧牲層工藝,先在襯底表面生長(zhǎng)薄膜，通過(guò)對(duì)薄膜進(jìn)行光刻、刻蝕等形成結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：易于與IC集成。,重慶大學(xué)微系統(tǒng)研究中心,表面工藝,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工藝,MUMPS工藝特點(diǎn),長(zhǎng)氮化硅 長(zhǎng)0層PolySi,MUMPS工藝,一次光刻 RIE去除多余0層PolySi,MUMPS工藝,LPCVD淀積二氧化硅 二次光刻，DRIE形成凹點(diǎn),MUMPS工藝,三次光刻，DRIE形成錨點(diǎn) LPCVD淀積1層Poly-Si,淀積PSG，退火,MUMPS工藝,四次光刻1層PolySi，DRIE 淀積二氧化硅,MUMPS工藝,五次光刻，DRIE 六次光刻，DRIE,MUMPS工藝,淀積PolySi，PSG，退火 七次光刻，DR

3、IE,MUMPS工藝,八次光刻，剝離，濕法去除光刻膠和金屬 HF釋放結(jié)構(gòu),MUMPS工藝,Sandia SUMMIT工藝,5層多晶硅技術(shù) 復(fù)雜結(jié)構(gòu),Sandia SUMMIT工藝,0層多晶硅,Sandia SUMMIT工藝,1層二氧化硅 1層多晶硅,Sandia SUMMIT工藝,2層氧化硅 2層多晶硅,Sandia SUMMIT工藝,3層氧化硅 3層多晶硅,Sandia SUMMIT工藝,Sandia SUMMIT工藝,DMD微鏡,DMD微鏡,DMD微鏡,器件,三、體加工,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 工藝,Sealed-cavity DRIE 工藝,重慶大學(xué)微系統(tǒng)研究中心,體加工工藝,體硅深刻蝕釋放工藝（北京大學(xué)）,重慶大學(xué)微系統(tǒng)研究中心,多MEMS器件及MEMS器件與IC的集成加工技術(shù)： 實(shí)現(xiàn)微系統(tǒng)多功能、高性能和低成本的基礎(chǔ)。,加速度、溫度、濕度、壓力傳感器集

7、成,MEMS與IC集成,MEMS與IC集成,存在的問(wèn)題,工藝比較,集成方案比較,集成方案及代表,CMOS first,CMOS first,MEMS first,重慶大學(xué)微系統(tǒng)研究中心,微加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),三維組裝與封裝技術(shù) 鍵合：低溫、多材料、多層 自組裝技術(shù)： 封裝：與外界的機(jī)、電、熱、光、物質(zhì)交換接口等。,三自由度加速度封裝,多層鍵合,重慶大學(xué)微系統(tǒng)研究中心,非硅加工技術(shù) ： 金屬材料、聚合物材料、陶瓷材料等的微加工技術(shù)及其與硅基微加工技術(shù)的兼容性； 基于柔性襯底的微加工技術(shù)。,柔性襯底傳感器,微加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),需重點(diǎn)考慮殘余應(yīng)力問(wèn)題,重慶大學(xué)微系統(tǒng)研究中心,實(shí)例,密封腔制備工藝,錐尖制備工藝,重慶大學(xué)微系統(tǒng)研究中心,氧化、光刻、刻蝕,腐蝕