MEMS表面微機械加工工藝是指所有工藝都是在圓片表面進行的MEMS制造工藝。表面微加工中，采用低壓化學氣相淀積(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動，從而形成MEMS執(zhí)行器。最常見的表面微機械結(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)合北京大學微系統(tǒng)所的MEMS標準工藝，以一個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.硅片準備
2.熱氧生長二氧化硅(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.釋放得到活動的結(jié)構(gòu)
至此，我們利用MEMS表面加工工藝完成了一個梁的制作。這個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圖形用來提供機械層的電學連接，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械層上出現(xiàn)小突起，減小在釋放過程或工作過程中機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，形成機械層在襯底上的支柱，并提供電學連接;
4.POLY2，用的是陽版，用來形成多晶硅機械結(jié)構(gòu);
5.METAL，用的是陽版，用來形成電連接或測試接觸。
下載文檔
