MEMS_release牺牲层释放工艺技术

1、微机械加工技术微机械加工技术 表面释放技术表面释放技术微机械加工技术微机械加工技术微机械加工技术微机械加工技术 主要内容主要内容 释放技术释放技术 蒸发蒸发, 升华升华, 超临界超临界, 气相腐蚀气相腐蚀 接触面阻力特性接触面阻力特性 接触面阻力减少技术接触面阻力减少技术 表面微凹表面微凹, 表面粗糙表面粗糙, 低表面低表面 能能涂覆涂覆微机械加工技术微机械加工技术 材料相图材料相图固态固态液态液态气态气态温度温度压力压力溶点溶点沸点沸点1 atm临界点临界点三态点三态点微机械加工技术微机械加工技术 蒸发干燥技术蒸发干燥技术固态固态液态液态气态气态温度温度压力压力沸点沸点1 atm临界点临界点

2、三态点三态点微机械加工技术微机械加工技术 释放释放 接触表面阻力接触表面阻力 干燥清洗中的毛细力使微结构下弯干燥清洗中的毛细力使微结构下弯 van der Waals 力力 低表面张力液体最好低表面张力液体最好甲醇甲醇 methanol微机械加工技术微机械加工技术 液体张力和毛细力液体张力和毛细力微机械加工技术微机械加工技术 蒸发干燥蒸发干燥 接触面吸力接触面吸力 是几何形状和机械特性的函数是几何形状和机械特性的函数微机械加工技术微机械加工技术 表面接触力减少技术表面接触力减少技术 减少粘附表面减少粘附表面凹坑凹坑表面粗糙表面粗糙低表面能涂敷低表面能涂敷 集成支撑微结构集成支撑微结构增加对毛细

3、力的容耐力增加对毛细力的容耐力举例举例:微链微链微熔丝微熔丝 microfuses可牺牲的支持层可牺牲的支持层 光刻胶光刻胶覆盖具有低表面能薄膜的器件覆盖具有低表面能薄膜的器件微机械加工技术微机械加工技术 接触力减小接触力减小 凹坑凹坑 减少接触面积减少接触面积 能采用光滑表面能采用光滑表面衬底衬底牺牲层牺牲层微结构微结构微机械加工技术微机械加工技术 减少减少Stiction 粗糙表面粗糙表面 纳米级表面纹理纳米级表面纹理 减少接触面积减少接触面积 减少有效表面能减少有效表面能微机械加工技术微机械加工技术 减少减少Stiction 低表面能材料低表面能材料微机械加工技术微机械加工技术 暂支撑结

4、构暂支撑结构Microtethers 需要手工分断链接部分需要手工分断链接部分微机械加工技术微机械加工技术 暂支撑结构暂支撑结构Microfuses提供机械支撑以防止提供机械支撑以防止stiction电流脉冲熔断熔丝以释放结构电流脉冲熔断熔丝以释放结构微机械加工技术微机械加工技术 可牺牲的支撑层可牺牲的支撑层 用干法刻蚀去除聚合物用干法刻蚀去除聚合物微机械加工技术微机械加工技术 可牺牲的支撑层可牺牲的支撑层用干法刻蚀去除光刻胶用干法刻蚀去除光刻胶微机械加工技术微机械加工技术 升华干燥升华干燥丁醇丁醇 butyl alcohol 冰点冰点 26 C二氯苯二氯苯dichlorobenzene 冰点

5、冰点 56 C固态固态液态液态气态气态温度温度压力压力1 atm临界点临界点三态三态冰点冰点微机械加工技术微机械加工技术 升华干燥设备安装升华干燥设备安装芯片级冷冻装置芯片级冷冻装置干燥以防止潮气干燥以防止潮气微机械加工技术微机械加工技术 升华干燥控制升华干燥控制 迅速冷却迅速冷却 / 结霜会导致微结构破裂结霜会导致微结构破裂 需要更好的温度控制需要更好的温度控制 (较慢的冷冻较慢的冷冻) 微机械加工技术微机械加工技术 超临界点干燥超临界点干燥材料材料Tc (C)Pc (atm)Pc (psi)Water3742183204Methanol240801155CO231731073固态固态液态液态气态气态温度温度压力压力临界点临界点三态点三态点1 atmPcTc微机械加工技术微机械加工技术 超临界点干燥超临界点干燥 可达到很高的压力可达到很高的压力 (1 kpsi) 需要很强的腔体需要很强的腔体 自动化自动化微机械加工技术微机械加工技术 气相腐蚀气相腐蚀采用无水采用无水HF