MEMS悬浮结构深反应离子刻蚀保护方法对比研究.pdf

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1、第29卷第2期传感技术学报V01．29NO．22016年2月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSFeb．2016ComparisonResearchontheProtectionMethodsforMEMSSuspendedStructureDeepReactiveIonEtchingHEKaixuan，HUANGBin，DUANBaoming，SONGDong~ang，GUOQunying(EastChinaInstituteofPhoto—ElectronIC，BengbuAnhui233042，China)Abstra

2、ct：TheprotectionmethodsforMEMSsuspendedstructuredeepreactiveionetchingbasedonsilicon—glassbondingandsilicondirectbondingarestudiedincomparisonexperiments．Thebestprotectionmethodforprocessbasedonsilicon—glassbondingistosputterametallayeronthebacksideofthestructure．Fortheprocessbased

3、onsilicondirectbonding，thebestmethodistocombinethefollowingtwomethodsofexposingthesiliconsubstratean—dertheetchingthroughareaandusinggraphedsiliconoxideasprotectionlayer．Thestructureisstillexcellentafterlongtimeoveretchbytheprotectionprocess．Keywords：MEMS；Silicon—Glassbonding；Silic

4、ondirectbonding；deepreactiveionetching；protectionmethodsEEACC：7230doi：10．39690．issn．1004-1699．2016．O2．009MEMS悬浮结构深反应离子刻蚀保护方法对比研究何凯旋，黄斌，段宝明，宋东方，郭群英(华东光电集成器件研究所，安徽蚌埠233042)摘要：分别对基于硅玻键合与硅硅键合的MEMS加工工艺中悬浮结构深反应离子刻蚀保护方法进行对比研究，获得最佳结构刻蚀保护方法。基于硅玻键合工艺的最佳刻蚀保护方法：在结构层背面溅射金属作为保护层；基于硅硅键合工艺的最佳刻蚀保护方

5、法：将结构刻通区域衬底硅暴露及结构层背面制作图形化的SiO保护层相结合的方式保护。结构保护后，经长时间过刻蚀，结构依然完整无损。关键词：MEMS；硅玻键合；硅硅键合；深反应离子刻蚀；保护方法中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1004—1699(2016)02—0202—06随着科学研究的不断发展及制造工具的不断工业中获得越来越多的应用，对MEMS体硅工艺进步，以尺寸小、功耗低、批量化生产为特征的微机的发展起到关键性作用。电系统MEMS(MicroElectro．MechanicalSystems)已目前DRIE技术已相对成熟，可以实现深宽比≥成为

6、人们关注的焦点。MEMS器件在消费电子、汽20：1、侧壁垂直度优于90。±0．5。的批量化生产，但悬车电子、航空航天、生物医学、信息技术等领域已有浮结构刻蚀过程中往往会出现结构背面损伤现象，广泛应用，在世界范围内，其市场销售量呈指数增结构损伤导致MEMS敏感结构尺寸偏离设计值，对长，成为新的经济增长点。MEMS器件性能产生严重影响。为了减小悬浮结构工艺加工技术是MEMS技术研究的重点之一，刻蚀损失，Matsuura等人与Yoshida等人分别通MEMS加工工艺是在半导体集成电路工艺基础上发过在玻璃衬底表面制作金属层及ITO膜的方法避免展起来的，发展至今已形成

7、以体硅加工工艺与表面电荷积累，减小刻蚀损伤；阮勇等人通过在硅的侧牺牲层加工工艺为代表的典型加工手段，体硅工艺壁PECVD沉积SiO，在硅的底部热氧化形成SiO的便于形成大质量块及侧壁电容，比牺牲层工艺有明方法提高深反应离子刻蚀的完整性；冷悦等人及显优势n。体硅工艺主要依赖于深反应离子刻蚀KiHoonKim等人n通过在玻璃衬底上制作图形化金DRIE(DeepReactiveIonEtching)技术]，DRIE技术属实现了结构无侧蚀深反应离子刻蚀；SaidEmre具有速度快、高深宽比、高垂直度等优势，在MEMSApler等人随、ZhongWeiwei等人通过在

8、结构层底部收稿日期：2015—08—26修改日期：2