一種雙面MEMS器件及其加工工藝的制作方法

一種雙面MEMS器件及其加工工藝的制作方法什么是MEMS器件？MEMS是MicroElectroMechanicalSystems的縮寫，翻譯成中文就是微電子機(jī)械系統(tǒng)。在一個(gè)微小的晶片上制造出包括微機(jī)械、微電子、光學(xué)和生物學(xué)在內(nèi)的多種微型元件，這些元件組合起來形成了一個(gè)完整的系統(tǒng)。MEMS器件也被稱為微機(jī)電系統(tǒng)。MEMS器件是一種基于微納技術(shù)制造的設(shè)備，體積小、功耗低、可靠性高，常被應(yīng)用于微型化的傳感器、執(zhí)行器、光學(xué)、電子器件等領(lǐng)域。由于MEMS器件的特點(diǎn)，它們的制造過程非常復(fù)雜，需要高度精細(xì)的加工工藝和設(shè)備。一種雙面MEMS器件的結(jié)構(gòu)和用途本文介紹的是一種雙面MEMS器件，它是一種壓力傳感器。該傳感器采用雙面加工工藝，即傳感器的頂部和底部都有加工結(jié)構(gòu)。傳感器的頂部結(jié)構(gòu)是由微壓力傳感器組成的。當(dāng)一個(gè)物體作用于傳感器的頂部時(shí)，頂部結(jié)構(gòu)會受到壓力變化，這會導(dǎo)致兩個(gè)微壓力傳感器中的傳感電容的容值變化，從而產(chǎn)生電壓信號。傳感器的底部結(jié)構(gòu)是用于支撐頂部結(jié)構(gòu)的。底部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使傳感器具有高度的機(jī)械穩(wěn)定性和可靠性，以保證傳感器在長時(shí)間內(nèi)也能正常工作。雙面MEMS器件的加工工藝工序1：基礎(chǔ)晶片的制備首先，制作一塊8英寸直徑的基礎(chǔ)晶片，用作MEMS器件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)晶片材料可以是石英玻璃、硅片等，這里以硅片為例。將硅片切割成8英寸圓盤，并清洗表面。然后，利用氧化硅形成一個(gè)厚度約為1.5微米的表面氧化層。在這一層上進(jìn)行光刻、蝕刻形成孔洞，以便后續(xù)工藝步驟的實(shí)施。工序2：傳感器頂部結(jié)構(gòu)的加工在工序1完成后，開始制造頂部加工結(jié)構(gòu)。首先，將一層厚度約為2微米的氧化硅層沉積在基礎(chǔ)晶片的表面。然后，使用光刻技術(shù)和物理氣相沉積的金屬蒸發(fā)技術(shù)（PVD）來形成金屬電極。在這個(gè)過程中，先使用有機(jī)光刻膠定位，在氧化硅層上繪制出電極的形狀。接著，在使用PVD的過程中，通過將金屬材料蒸發(fā)到定位的鍵區(qū)域上，形成電極。完成電極的制造之后，繼續(xù)使用物理氣相沉積技術(shù)來沉積一層金屬作為傳感電容的反電極。然后，再使用約30納米的鋁制造傳感電容的介電層。接下來，使用PECVD技術(shù)沉積一層表面硅層。該層將一部分介電層和電極表面包裹在內(nèi)，以保護(hù)其不受后續(xù)的加工影響。最后，在表面硅層上形成一個(gè)圓形孔洞，以形成傳感電容。這個(gè)孔洞是通過光刻和加熱硅片的方式制造的。在孔底和周圍的介電層和電極之間，會形成傳感電容。工序3：底部結(jié)構(gòu)的加工在完成頂部結(jié)構(gòu)的制造后，開始加工底部的支撐結(jié)構(gòu)。先在晶片表面沉積一層氧化硅，然后通過光刻和電介質(zhì)放電切割等工藝步驟形成外形精度高的支撐結(jié)構(gòu)。工序4：底部結(jié)構(gòu)的封裝在完成底部結(jié)構(gòu)的制作后，需要將其封裝，以保護(hù)其不受到外界的干擾和污染。首先，在晶片表面上沉積一層高質(zhì)量的氧化硅，然后使用硅濺射技術(shù)在內(nèi)部形成一個(gè)空氣隙。隨后，將一層微量蒸發(fā)的金屬沉積在底部結(jié)構(gòu)上，形成氣密的封裝。這個(gè)過程可以通過電子束蒸發(fā)、磁控濺射等方法來實(shí)現(xiàn)。完成后，傳感器已經(jīng)具有高度的穩(wěn)定性和可靠性?？偨Y(jié)本文介紹了一種雙面MEMS器件的制造方法，該方法包括基礎(chǔ)晶片制備、傳感器頂部結(jié)構(gòu)加工、底部結(jié)構(gòu)加工和底部結(jié)構(gòu)封裝四個(gè)步驟。