第 5 章 Silicon Micromachining：Surface

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1 第 5 章 Silicon Micromachining：Surface

2 5-2 Sacrificial Layer Technology
5-1 Introduction 面型加工的優點：易於與IC製程整合 面型微加技術： Sacrificial layer technology IC technology and wet anisotropic etching Plasma etching 5-2 Sacrificial Layer Technology 在犧牲層技術中，關鍵製程步驟如下： 1. 在基板上沉積且圖案化犧牲層 2. 複晶矽膜的沉積和定義 3. 在氫氟酸 (HF) 中以橫向蝕刻移除犧牲氧化層，也就是說，蝕刻掉在複晶矽結構下方的氧化層

3 以氧化層錨柱到矽基板的複晶矽懸臂製程流程
6.2.1 簡單製程 以氧化層錨柱到矽基板的複晶矽懸臂製程流程

4 直接錨柱到矽基板的複晶矽懸臂製程流程 直接錨柱到矽基板，含有窩槽的複晶矽懸臂製程流程

5 以 (a) CVD和 (b) 熱二氧化矽作為犧牲層的自由站立複晶矽懸臂樑製程流程

6 線性運動微致動器的 (a) 俯視圖和 (b) 膨脹/收縮和淨位移

7 中央固定軸承上的轉子製程流程

8 　輪緣軸承上轉子的製程流程

9 5-3 在犧牲層技術中的材料系統 進行面型微加工需要有一組相容的結構材料、犧牲材料和化學蝕刻液。 材料選擇的考量因素：
5-3-1 複晶矽和二氧化矽 這個材料系統的三個主要優點如下： 沈積技術已具備 材料性質佳，可摻雜 CVD溫度範圍大 與IC製程相容 5-3-2 聚亞醯氨和鋁 這個材料系統的三個主要優點如下： 1. 聚亞醯胺有小的彈性模數，其約比複晶矽小50倍。 2. 聚亞醯胺可以在斷裂前有大的應變。 3. 聚亞醯胺和鋁可以在相當低溫 (< 400C) 下製備。

10 以氮化矽作為結構層和鋁作為犧牲層， 製作矽集中器麥克風的製程流程
5-3-3 氮化矽/複晶矽和鎢/二氧化矽 以氮化矽作為結構層和鋁作為犧牲層， 製作矽集中器麥克風的製程流程

11 5.4 以電漿蝕刻的面型微加工 矽基板以SF6/O2基和CF4H2基的氣體混合物的電漿蝕刻 以氯、氟氣體進行複晶矽的離子反應性蝕刻
　凸極微馬達的上視圖。

12 5-5 結合IC技術和非等向性濕式蝕刻 含積體數位讀出的空氣間隙電容式壓力感測器 共振致動器正面製程流程

13 共振致動器背面製程流程 5-6 面型與體型微加工的製程 　微噴嘴的製程流程

14 微鑷夾

15 5-7 面型微加工的黏著問題 (a) 移除犧牲層後在水中清洗過的晶圓 (b) 在晶圓張力把結構拉下 且沾黏到表面的結構故障
　小球放在結構底以避免黏著

16 防止黏著及表面張力的方法： 最後浸洗溶液的冷凍乾燥 (昇華) ；例如，DI水或丁基兒酚 逐步以光阻取代丙酮，接著並旋轉和灰化光阻 3. 在釋放蝕刻時，使用整合的高分子支撐結構，接著在氧氣電漿中灰化 高分子支撐，在為防止電漿釋放蝕刻產生結構故障的釋放蝕刻前，附加到結構

17 5-8 體型和面型微加工技術之間的比較 體型微加工 面型微加工 優點 缺點 完善地建立 (自從1960年) 使用幾種材料且允許新的應用
相當地新 (自從1980年) 可以承受擺動和震動的堅固結構 大晶粒面積而有高成本 小晶粒面積使它較便宜 對擺動和震動較不堅固的結構 大質量/面積 (適合做加速器和電容式感測器) 非完全整合到IC製程 相當符合IC製程 小質量/面積，其通當降低靈敏度 完善分析的材料 (即矽) 可能受限的結構尺寸 較廣範圍的結構尺寸 部分材料尚未完善地了解