硅基MEMS加工技术及其标准工艺研究.pdf

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1、第11期电子学报Vol.30No.112002年11月ACTAELECTRONICASINICANov.2002硅基MEMS加工技术及其标准工艺研究王阳元，武国英，郝一龙，张大成，肖志雄，李婷，张国炳，张锦文（北京大学微电子研究院，北京100871）摘要：本文论述了硅基MEMS标准工艺，其中包括三套体硅标准工艺和一套表面牺牲层标准工艺.深入地研究了体硅工艺和表面牺牲层工艺中的关键技术.体硅工艺主要进行了以下研究：硅/硅键合、硅/镍/硅键合、硅/玻璃键合工艺及其优化；研究了高深宽比刻蚀工艺、优化了工艺条件；解

2、决了高深宽比刻蚀中的Lag效应；开发了复合掩膜高深宽比多层硅台阶刻蚀和单一材料掩膜高深宽比多层硅台阶刻蚀工艺研究.表面牺牲层工艺主要进行了下列研究：多晶硅薄膜应力控制工艺；防粘附技术的研究与开发.关键词：MEMS标准工艺；高深宽比刻蚀；键合；多晶硅；应力；防粘附中图分类号：TN304文献标识码：A文章编号：0372-2112（2002）11-1577-08StudyofSilicon-basedMEMSTechnologyandltsStandardProcessWANGYang-yuan，WUGuo-yi

3、ng，HAOYi-long，ZHANGDa-cheng，XIAOZhi-xiong，LITing，ZHANGGuo-bing，ZHANGJin-wen（InstituteofMicroelectronics，PekingUniuersity，Beijing100871，China）Abstract：InthispaperthefoursetsofstandardprocessesdevelopedbyInstituteofmicroelectronicsofPekingUniversityarepresen

4、ted.Inthesefoursetsofstandardprocess，threeofthemarebulkmicromachiningprocessesandoneissurfacesacrificialpro-cess.Thekeytechnologiesusedintheseprocesseswerestudiedsystematically.Researchworkincluded：systematicallystudyhowtocontrolthestressofpolysiliconfilm；

5、developedtwoanti-stictiontechnologies；researchofSi/Sibonding，Si/Ni/SibondingandSi/Glassbonding；studyandoptimizationofhighaspectratiosiliconetching；successfullyreducingRIELagfrom23%to5%；exploitingtwokindsofmulti-stepsiliconetchingtechnologies.Keywords：MEMSs

6、tandardprocess；highaspectratio；bonding；polysilicon；stress；anti-stiction!引言于硅MEMS技术是IC技术的发展和拓宽，具有批量生产、成微机电系统（microelectro-mechanicalsystems，缩写为本低、易与电路集成制作等优点，目前已成为MEMS加工技术MEMS，美国惯用词）或称微机械（Micromachine，日本惯用词）的主流.或微系统技术（MicrosystemsTechnology，欧洲惯用词）是一个新IC工艺为M

7、EMS制造技术提供了基础.伴随着微电子学兴的、多学科交叉的高科技领域，它涉及电子、机械、材料、制领域中半导体加工技术的发展，在硅基片上制作微小机械结造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集约了构的研究得到了开展.由于MEMS器件种类繁多，而且多具有当今科学技术的许多尖端成果，在信息、通信、航空、航天、汽可动微结构，因此它在设计、材料、加工、系统集成、封装和测车、生物、医疗、环保、工业控制等领域都有广泛的应用前景.试技术都提出了新的要求.这一方面形成了MEMS自己不同MEMS是随着半导体集成电路微

8、细加工技术和超精密机于IC的特点，另一方面也造成了研究的方向和内容具有很大械加工技术的发展而发展起来的.其特点并非单纯的微小化，的分散性.因此，如何利用已有的工艺条件更有效的开展而是指可以批量制作的、集微型构件、微型传感器、微型执行MEMS研究，成为各国MEMS研究人员的关注的焦点.建立标器以及信号处理和控制电路等于一体的微系统.它的加工技准化的MEMS加工工艺是一种较为有效的发展MEMS技术的术主要有三类（：1