MEMS-release牺牲层释放工艺技术

微机械加工技术表面释放技术微机械加工技术微机械加工技术主要内容•释放技术–蒸发,升华,超临界,气相腐蚀•接触面阻力特性•接触面阻力减少技术–表面微凹,表面粗糙,低表面能涂覆微机械加工技术材料相图固态液态气态温度压力溶点沸点1atm临界点三态点微机械加工技术蒸发干燥技术固态液态气态温度压力沸点1atm临界点三态点微机械加工技术释放接触表面阻力•干燥清洗中的毛细力使微结构下弯vanderWaals力•低表面张力液体最好甲醇methanol微机械加工技术液体张力和毛细力微机械加工技术蒸发干燥–接触面吸力是几何形状和机械特性的函数微机械加工技术表面接触力减少技术•减少粘附表面凹坑表面粗糙低表面能涂敷•集成支撑微结构增加对毛细力的容耐力举例:微链微熔丝microfuses可牺牲的支持层光刻胶覆盖具有低表面能薄膜的器件微机械加工技术接触力减小–凹坑•减少接触面积•能采用光滑表面衬底牺牲层微结构微机械加工技术减少Stiction–粗糙表面•纳米级表面纹理•减少接触面积•减少有效表面能微机械加工技术减少Stiction–低表面能材料微机械加工技术暂支撑结构Microtethers•需要手工分断链接部分微机械加工技术暂支撑结构Microfuses•提供机械支撑以防止stiction•电流脉冲熔断熔丝以释放结构微机械加工技术可牺牲的支撑层•用干法刻蚀去除聚合物微机械加工技术可牺牲的支撑层•用干法刻蚀去除光刻胶微机械加工技术升华干燥丁醇butylalcohol–冰点26ºC二氯苯dichlorobenzene–冰点56ºC固态液态气态温度压力1atm临界点三态冰点微机械加工技术升华干燥设备安装•芯片级冷冻装置•干燥以防止潮气微机械加工技术升华干燥控制•迅速冷却/结霜会导致微结构破裂•需要更好的温度控制(较慢的冷冻)微机械加工技术超临界点干燥材料Tc(ºC)Pc(atm)Pc(psi)Water3742183204Methanol240801155CO231731073固态液态气态温度压力临界点三态点1atmPcTc微机械加工技术超临界点干燥•可达到很高的压力(1kpsi)–需要很强的腔体•自动化微机械加工技术气相腐蚀采用无水HF蒸汽以避免液-汽转变固态液态气态温度压力1atm临界点三态点微机械加工技术释放技术的比较