MEMS加工表面牺牲层的工艺——苏州MEMS加工

 虽然硅基MEMS制造工艺起源于半导体工艺，但由于MEMS技术尚处于发展阶段，且具有多学科交叉的特点，所研制的微器件结构、功能和原理差异显著。在以上的文章中，我们主要介绍了MEMS的制造工艺，而制备MEMS器件往往需要将多种工艺结合，形成了两个标准工艺：表面牺牲层标准工艺、体加工标准工艺，表面牺牲层工艺指在衬底表面利用CVD、蒸发、溅射等技术外延薄膜，再对薄膜进行加工的工艺，体加工工艺不光包括了表面薄膜的生长，还包括对衬底的腐蚀加工，例如，通过湿法腐蚀对硅片进行腐蚀形成悬臂梁、悬膜等等，这篇文章主要介绍表面牺牲层的标准工艺：

  在表面牺牲层工艺中，可动的机械结构通常是由悬置在衬底上多晶硅层形成的，而牺牲层则被用来分隔多晶硅层和衬底，当加工完毕之后，牺牲层被腐蚀掉，去除牺牲层的过程叫做释放。以制备平面静电马达为例，其制备按照表面牺牲层的标准工艺如下：

1. 首先对（100）n型硅进行磷掺杂，以提高衬底的导电性，防止静电器件表面的电荷积聚；然后使用LPCVD工艺沉积一层600nm的低应力氮化硅作为绝缘层；

2. 采用LPCVD工艺沉积500nm的多晶硅，然后通过光刻及反应离子刻蚀进行图形化；

3. 使用LPCVD沉积2μm的磷硅玻璃（主要成分SiO2）作为牺牲层，并在1050℃下退火1小时降低应力，然后通过BOE湿法腐蚀在其表面形成750nm凹槽；再进行1次光刻和反应离子刻蚀，形成连接孔，以实现后续与上层多晶硅的连接；

4. 使用LPCVD沉积2μm多晶硅，主要用于形成转子和部分定子结构。再在其表面沉积200nm的磷硅玻璃，并1050℃退火1小时，目的是降低应力并且利用扩散增加多晶硅的导电性；

5. 对第4步制备的多晶硅和磷硅玻璃进行光刻和反应离子刻蚀，其中，图形化后的磷硅玻璃可以与光刻胶一起作为刻蚀掩膜，更好的保护不被去除的多晶硅；

6. 使用LPCVD工艺沉积750nm的磷硅玻璃作为牺牲层，并进行退火降低应力；

7. 对第6步制备的磷硅玻璃进行光刻和反应离子刻蚀，以实现后续第4步的多晶硅层与上层多晶硅的连接，再将以上制备的磷硅玻璃层进行刻穿，实现底层多晶硅与***上层多晶硅的连接；

8. 再使用LPCVD沉积1.5微米的多晶硅，主要用于形成转轴和部分定子结构，再沉积磷硅玻璃并退火，与上述目的相同；

9. 对***上层的多晶硅进行光刻和反应离子刻蚀，进行图形化；

10. 使用METAL光刻板光刻，然后采用剥离工艺制备500nm的金属层作为焊盘或连接线；

11. 采用49%氢氟酸腐蚀牺牲层1.5-2min，实现整个马达的释放，制备电动马达。

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