基于硅塑性变形的自对准垂直梳齿驱动器的制作工艺研究

发布时间：2020-03-24 11:45

【摘要】： 静电梳齿驱动器常用于实现平面内的横向驱动，但是实现非平面内的纵向驱动比较困难。国外很多学者采用正反对准、多次选择性刻蚀获得纵向有一定错位的可动梳齿和固定梳齿，从而实现纵向驱动，但是它很难实现可动梳齿和固定梳齿之间的精确对准，另外还需要进行多次干法刻蚀、淀积等工艺，步骤繁多而复杂，所以这种工艺成本高而且不实用。 本论文的主要工作是设计和制作一种基于塑性变形工艺的自对准垂直梳齿驱动器。设计的驱动器采用塑性变形的方法制作纵向存在一定错位的可动梳齿和固定梳齿，理论上施加30V的静电压，可以在纵向实现12.7um的驱动距离。工艺上采用KOH腐蚀背面腔体．硅硅键合的方法制作悬空的结构，使用DRIE刻蚀出处于同一平面的可动梳齿及固定梳齿，并实现电极间绝缘，该方法不需要使用SOI硅片，因此大大降低了制作成本，并且可动梳齿与固定梳齿是一次光刻、DRIE刻蚀出的，实现了自对准。利用带凸台的施压硅片与结构片对准压紧，使梁在高温下实现塑性变形，可动梳齿与固定梳齿垂直方向产生了错位。利用KOH腐蚀出施压硅片的凸台结构，基于KOH各向异性腐蚀的特点设计了两个硅片精确自对准结构。由于电极引线块必须在结构释放后制作，因此采用带通孔的硅片做掩膜制作电极引线块。最后用该工艺成功地制作出一个自对准垂直梳齿驱动器，固定与可动梳齿在垂直方向上的错位量为22.1 um。 本文制作的垂直梳齿驱动器采用非SOI硅片大大降低了成本，基于塑性变形制作的垂直错位梳齿结构可以实现较大的垂直驱动距离，随着该技术的逐渐成熟，将会被广泛的应用于众多MEMS器件中，例如可调谐光衰减器、可调谐光滤波器、可调焦距透镜等器件。
【图文】：

机械加工技术介绍在微电子技术的基础上发展起来的，融合了硅微加工等多种微加工技术。这表明微电子技术是M子加工手段是MEMS的重要加工手段之一，微电MEMS制备中发挥极大作用。包括:硅材料制备、注入、金属化、PECVD、LPCVD等。然而，MEM机械加工工艺，包括:湿法异性腐蚀、深反应等离子合等工艺。下面简要介绍几个典型的MEMS工艺机械加工技术

晶硅和硅化合物。因此，结构的总高度也不再的限制。表面微机械加工中增加的每个薄膜殊要求，这个范围可以扩展到5一20um，它们就是典型的表面微机械加工工艺流程。微加工技术面工艺的区别在于衬底所起作用的不同。在体硅)是MEMS器件结构的一部分，，具有重要的功起到机械支撑的作用。通过对单晶硅异相腐蚀化学试剂可以得到复杂的三维结构，如v型槽、。图1.2.2是典型湿法体硅微加工工艺的流程。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH132

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本文编号：2598272