mems规模制造技术基础研究

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1、项目名称：MEMS规模制造技术基础研究首席科学家：王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所起止年限：2010.9至2015.9依托部门：中国科学院上海市科委45二、预期目标1、总体目标本项目针对我国MEMS走向产业化遇到的规模制造能力薄弱的瓶颈问题，通过产学研用结合的方式，开展多物理场作用下的微机械结构应力、微机械结构特性与工艺精度的关系、多材料多物性的兼容以及工艺质量评价方法等MEMS规模制造技术基础问题的研究工作。突破涉及规模制造的一致性、重复性、可靠性等关键基础问题，为MEMS的规模制造提供工艺设计、工艺建模、工艺监控和工艺

2、机理等技术基础，并将项目成果在我国主流MEMS企业示范应用，推动我国MEMS规模制造技术平台的建设，培养一批MEMS方面的高水平中青年专业人才，促使我国MEMS规模制造能力的大幅度提升，带动我国MEMS和硅基微纳光机电系统的产业化。具体来说，将产生以下效果：促进我国MEMS规模制造能力大幅度提升：项目基础研究成果将移植到三家以上MEMS企业示范应用，成为规模制造中的核心技术，形成我国的规模制造能力，达到万片级的月产能，降低MEMS产品公司的创业门坎和风险，带动一批MEMS产品公司的发展，促进我国在MEMS市场占有一席之地。形成支持规

3、模制造的工艺方法和模型：针对提高制造的一致性、重复性和可靠性以及降低制造成本的需求，将揭示多物理场作用下应力产生和控制机制以及工艺精度等因素影响器件性能的机制，探明多材料多物性的兼容机理和工艺质量评价机制，发明一系列新的制造方法，形成相应的工艺模型，提出一系列新的工艺质量评价方法和可靠性测试新方法。发现多物理场作用下微结构力学作用机制：围绕多物理场（高温场、等离子场和压力场等物理场）作用下微机械结构应力的研究，将发现在多物理场（特别是高温场、压力场等）作用下微结构力学新机制，以及在这样的条件下其本构关系、力学参数等是否与常规条件一致

4、等新的力学现象，扩大微结构力学的研究范围。2、五年预期目标l揭示多物理场作用下微机械结构应力对压阻性能的影响机制，建立相关的应力及工艺模型，提出抑制多物理场作用下产生的微机械结构45应力对压阻特性影响的方法；建立加工精度与微机械结构特性关系模型，提出提高加工精度的制造方法；提出工艺过程中质量评价方法和终点工艺成品率评价方法；优化MEMS压阻器件制造工艺流程，在MEMS规模制造厂进行示范应用，用于指导MEMS压阻器件的规模制造，提高规模制造的一致性、重复性、可靠性和成品率，降低制造成本。结合用户需求，进行压力传感器、加速度传感器等ME

5、MS压阻器件的规模制造，控制应力一致性在10%以内，工艺参数偏差小于±10%，压阻器件成品率大于90%，验证提出的工艺模型、评价方法和工艺流程的实用性，促进形成我国MEMS压阻器件规模制造技术平台。l完成多种适合规模制造技术应用的微结构键合强度检测方法研究，提出满足5-100微米尺度的在线式微结构键合强度检测结构，控制微结构键合强度一致性在±10%以内；完成微结构力学和材料学参数的提取方法研究，提出基于探针和静电驱动的片上微结构试验机和等效弹性模量提取结构，参数提取和检测精度一致性控制±10%在以内；掌握硅表面非晶化改性处理与Au-

6、Si反应的关系，采用表面清洁处理和材料改性处理使Au-Si键合面均匀，无空洞、无结晶图形;结合用户需求，将上述研究成果在键合深刻蚀释放工艺中应用，进行压力传感器、加速度传感器等MEMS电容式器件的规模制造，实现规模制造成品率≥85%，验证提出的工艺模型、评价方法和工艺流程的实用性，促进形成我国MEMS电容式器件规模制造技术平台。l揭示复杂材料系统相互作用机制及对表面与界面的电学与力学特性的影响，探明自组装等加工方法对MEMS制造过程中的作用机理，建立相关模型与质量评价方法，提出满足制造兼容性的方法。分析不同微机械结构、分子自组装与I

7、C电路的工艺精度要求，建立工艺精度与结构特性关系模型及数据库，建立MEMS加工与自组装工艺引起的表面/界面特性的表征与评价方法。形成圆片级自组装规模制造技术，在同一结构中选择性自组装至少两种分子层。形成单片集成工艺流程4套，具有自主知识产权，部分集成制造工艺流程实现与标准IC工艺混线制造。结合用户需求，进行RFMEMS、胎压智能检测（TPMS）传感器、压力传感器、三轴集成加速度传感器、生化分子检测传感器等规模制造，45集成两种传感器的制造成品率达到85%，典型MEMS传感器芯片制造成本低于0.1元，促进形成我国MEMS单片集成器件规

8、模制造技术平台。l建立时间、应变率、温度及尺度相关材料数据库，提出描述MEMS规模化封装工艺过程的跨尺度多物理场理论模型及数值模拟方法；建立MEMS封装工艺在线/离线检测方法，实现对封装工艺的监控；建立MEMS快速可靠性评估方法，揭示