犧牲層技術(shù)大致包含哪幾個(gè)步驟

犧牲層技術(shù)自20世紀(jì)80 年代美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)至今，得到了快速發(fā)展。犧牲層技術(shù)是 MEMS 工藝設(shè)計(jì)中有別于傳統(tǒng)IC制造工藝技術(shù)之一，該技術(shù)利用一層可被腐蝕或刻蝕的薄膜材料作為結(jié)構(gòu)層和襯底之間的中間層(稱為犧牲層），待結(jié)構(gòu)層圖形化后，再使用濕法刻蝕或干法刻蝕去除中間層材料（稱為犧牲層材料），獲得可動(dòng)微結(jié)構(gòu)或懸空微結(jié)構(gòu)。

可動(dòng)微結(jié)構(gòu)或懸空微結(jié)構(gòu)是 MEMS 中大部分傳感器和執(zhí)行器的不可或缺的敏感元件和執(zhí)行元件（如微型壓力傳感器、微型陀螺、微型加速度計(jì)和微型馬達(dá)等），因此犧牲層技術(shù)在未來新型 MEMS 器件的創(chuàng)新和制造中將會(huì)扮演更重要的角色。常用的犧牲層材料主要有多晶硅、光刻膠、金屬薄膜和聚酰亞胺等。犧牲層技術(shù)大致包含如下5個(gè)步驟：

①在襯底上沉積一層犧牲層；

②刻蝕犧牲層，做出結(jié)構(gòu)層的支撐點(diǎn)；

③在犧牲層上沉積結(jié)構(gòu)層；

④圖形化結(jié)構(gòu)層；

⑤用濕法刻蝕或干法刻蝕去除犧牲層，釋放圖形化的結(jié)構(gòu)層，獲得可動(dòng)微結(jié)構(gòu)或空腔。

犧牲層技術(shù)常常采用濕法刻蝕來釋放圖形化的結(jié)構(gòu)層，原因在于其刻蝕速率快，設(shè)備簡(jiǎn)單，選擇性好。但濕法刻蝕去除犧牲層后，需要蒸發(fā)溶液和干燥晶片，在此過程中容易發(fā)生微結(jié)構(gòu)變形和黏附，隨著液體被蒸發(fā)，微結(jié)構(gòu)和襯底之間的液體去除緩慢，液體和空氣的界面處產(chǎn)生較大的表面張力，其作用力的垂直分力會(huì)牽引微結(jié)構(gòu)向襯底靠近，使得微結(jié)構(gòu)變形，甚至?xí)霈F(xiàn)微結(jié)構(gòu)與襯底接觸，并在接觸面的范德瓦爾斯力（Van der Waals Force）作用下發(fā)生黏附，導(dǎo)致器件失效。針對(duì)濕法釋放后干燥帶來的黏附失效，現(xiàn)已開發(fā)了有效的解決方法，如超臨界干燥技術(shù)和干法刻蝕技術(shù)。

審核編輯：劉清