用于MEMS的叠层光刻胶牺牲层技术
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08’MEMS复习题1.MEMS的概念,MEMS产品应用。
MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是指微型化的器件或器件组合,把电子功能与机械的、光学的或其他的功能形结合的综合集成系统,采用微型结构(集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源),使之能在极小的空间内达到智能化的功效。
MEMS 是Micro Electro Mechanincal System 的缩写,即微机电系统,专指外形轮廓尺寸在毫米级以下,构成它的机械零件和半导体元器件尺寸在微米至纳米级,可对声、光、热、磁、压力、运动等自然信息进行感知、识别、控制和处理的微型机电装置。
微机电系统(MEMS)主要特点在于:(1)体积小、精度高、质量轻;(2)性能稳定、可靠性高;(3)能耗低,灵敏度和工作效率高;(4)多功能及智能化;(5)可以实现低成本大批量生产。
民用:MEMS对航空、航天、兵器、水下、汽车、信息、环境、生物工程、医疗等领域的发展正在产生重大影响,将使许多工业产品发生质的变化和飞跃。
军用:精确化、轻量化、低能耗是武器装备的主要发展趋势,这些特点均需以微型化为基础。
微型化的单元部件广泛应用于飞行器的导航和制导系统、通信设备、大气数据计算机、发动机监测与控制、“智能蒙皮”结构和灵巧武器中。
由硅微机械振动陀螺和硅加速度计构成的MEMS惯性测量装置已用于近程导弹,并显著提高导弹的精确打击能力。
微型化技术在武器装备上的另一个重要发展是微小型武器,如微型飞行器、微小型水下无人潜水器、微小型机器人和微小型侦察传感器等。
具体应用:打印机喷嘴——用于打印机;微加速度计和角速度计——应用于汽车安全气囊;微加工压力传感器——用于进气管绝对压力传感器;由硅微振动陀螺和硅加速度计构成的MEMS惯性测量装置——用于军品中的近程导弹。
2.湿法刻蚀和干法刻蚀的概念,两者异同点以及在MEMS中的应用。
选用硅材料作为mems制造的主要材料有那些优势?MEMS综述MEMS综述一、EMES基本概念微机电系统一词源于美国,日本称为微机械,欧洲称为微系统是指利用微电子精细加工手段制造微米量级内的设计和制造技术。
它是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。
二、发展历史MEMS这一名词是由美国国家科学基金会于1989年正式提出的,从技术上看,它的产生和发展经历了以下3个主要时期:1、发展初期20世纪50年代,MEMS随着集成电路制造技术的发展而出现。
20世纪60年代的主要研究内容是硅微型传感器和各向异性蚀刻技术。
但是,这个时期的器件由于不够完善而没有商品化。
2、快速发展期20世纪70年代,汽车用传感器和医用压力传感器开始成为MEMS的研究重点,并促进了相应微加工技术的完善。
20世纪80年代,世界各国相继开始MEMS领域的研究,制造技术不断完善,应用领域快速拓展。
80年代后期,包括微加工、结构设计、微动力学、材料学、控制理论、测量等多个领域在内的MEMS研究全面展开。
3、高速发展期20世纪90年代MEMS在国防生物医学、汽车、通信、航空航天等领域的应用全面开始,并有大量MEMS产品推向市场。
21世纪,MEMS逐步从实验室走向实用化。
MEMS的研究领域将进一步扩展,逐渐形成纳米器件、生物医学、光学、能源、海量存储、信息等新的应用方向,并从单一的MEMS器件和功能向着系统功能集成的方向发展。
三、研究内容1、理论研究主要研究微尺寸效应、微磨擦、微结构的机械效应。
微机械、微传感器、微执行器等的设计原理和控制方法。
2、工艺研究主要研究微材料性能、微加工工艺技术、微器件的集成和装配以及微丈量技术等。
世界上制作MEMS器件的工艺技术主要有三种:第一种是以美国为代表的利用化学离蚀或IC工艺,对硅材料进行加工,形成硅基MEMS器件。
目前,国内主要利用这种方法制备MEMS器件,该方法与IC工艺兼容,可实现微机械和微电子的系统集成,适合批量生产,成为制备MEMS器件的主要技术;第二种是以德国为代表的LIGA技术,它利用X射线光刻技术,通过电铸成型和铸塑工艺形成深层微结构方法,制作MEMS器件。
微传感器原理与技术教学文案微传感器原理与技术一、名词解释:MEMS:其英文全称为Micro-Electro-Mechanical System,是用微电子,即microelectronic的技术手段制备的微型机械系统。
第一个M也代表器件的特征尺寸为微米量级,如果是纳米量级,相应的M 这个词头就有nano来替代,变为NEMS,纳机电。
MEMS及NEMS 是在微电子技术的基础上发展起来的,融合了硅微加工、LIGA技术等的多种精密机械微加工方法,用于制作微型的梁、隔膜、凹槽、孔、反射镜、密封洞、锥、针尖、弹簧及所构成的复杂机械结构。
(点击)它继承了微电子技术中的光刻、掺杂、薄膜沉积等加工工艺,进而发展出刻蚀、牺牲层技术、键合、LIGA、纳米压印、甚至包括最新的3D 打印技术SOI: SOI(Silicon-On-Insulator,绝缘衬底上的硅)技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。
通过在绝缘体上形成半导体薄膜,SOI材料具有了体硅所无法比拟的优点:可以实现集成电路中元器件的介质隔离,彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应;采用这种材料制成的集成电路还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电路等优势,因此可以说SOI将有可能成为深亚微米的低压、低功耗集成电路的主流技术。
SOC:SOC-System on Chip,高级的MEMS是集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统,这样的系统也称为SOC,即在一个芯片上实现传感、信号处理、直至运动反馈的整个过程。
LIGA:LIGA是德文光刻、电镀和模铸三个词的缩写。
它是在一个导电的基板上旋涂厚的光刻胶,然后利用x射线曝光,显影后形成光刻胶的模具,再用电镀的方法在模具的空腔中生长金属,脱模后形成金属的微结构。
特点:该工艺最显著的特点是高深宽比,若用于加工一个细长杆,杆的直径只有1微米,而高度可达500微米,深宽比大于500,这是其他技术无法比拟的。
第41卷第6期遥测遥控V ol. 41, No. 6 2020年11月Journal of Telemetry, Tracking and Command November 2020用于PolyStrata技术的光刻工艺探索研究汪郁东,赵广宏,陈青松,金小锋,张姗(北京遥测技术研究所北京 100076)摘要:在高集成的射频微机电系统RF MEMS(Radio Frequency Micro Electro Mechanical System)器件的发展趋势下,三维集成工艺的研究越来越多。
基于PolyStrata技术的三维多层堆叠同轴器件以其无色散、低损耗、超宽带的优势脱颖而出,PolyStrata技术使用紫外厚胶作为牺牲材料,对光刻胶粘附性、精度、工艺兼容及释放性能要求高,常规厚胶难以满足。
探索A、B两种紫外光刻厚胶,对两者工艺参数及图形质量进行对比研究。
结果表明,光刻胶A 厚度均匀性为98.6%,图形偏差小于10μm;光刻胶B图形偏差小于5μm,但均匀性较差,约80.4%。
关键词:RF MEMS;PolyStrata;紫外光刻;厚胶中图分类号:TB322 文献标识码:A 文章编号:CN11-1780(2020)06-0057-06Research on lightgraph technology for PolyStrata technology WANG Yudong, ZHAO Guanghong, CHEN Qingsong, JIN Xiaofeng, ZHANG Shan(Beijing Research Institute of Telemetry, Beijing 100094, China)Abstract: With the development of highly integrated RF MEMS devices, there are more and more researches on 3D (Three Dimensional) integration technology. The 3D multi-layer stacking coaxial devices based on PolyStrata technology stand out for its advantages of dispersionless, low loss and ultra-wiband.PolyStrata technology uses ultraviolet thick adhesive as sacrificial material, which has high requirements on photoresist adhesion, precision, process compatibility and release performance, and conventional thick adhesive is difficult to achieve. In this paper, two kinds of UV lithography thick adhesives, A and B, are explored, and their process parameters and graphic quality are compared. The experimental results show that the thickness uniformity of photoresist A is 98.6%, and the graphic deviation is less than 10 μm. The deviation of photoresist B is less than 5 μm, but with poor uniformity, about 80.4%.Key words: RF MEMS; PolyStrata; UV lithography; Thick photoresist引言微机电系统MEMS是21世纪科技与产业的热点之一,随着MEMS技术向更小型化、高集成度、高频段需求发展,RF MEMS集成系统的优势逐渐显露出来。
MEMS的主要工艺类型与流程(LIGA技术简介)目录〇、引言一、什么是MEMS技术1、MEMS的定义2、MEMS研究的历史3、MEMS技术的研究现状二、MEMS技术的主要工艺与流程1、体加工工艺2、硅表面微机械加工技术3、结合技术4、逐次加工三、LIGA技术、准LIGA技术、SLIGA技术1、LIGA技术是微细加工的一种新方法,它的典型工艺流程如上图所示。
2、与传统微细加工方法比,用LIGA技术进行超微细加工有如下特点:3、LIGA技术的应用与发展4、准LIGA技术5、多层光刻胶工艺在准LIGA工艺中的应用6、SLIGA技术四、MEMS技术的最新应用介绍五、参考文献六、课程心得〇、引言一、什么是MEMS技术1、MEMS的概念MEMS即Micro-Electro-MechanicalSytem,它是以微电子、微机械及材料科学为基础,研究、设计、制造、具有特定功能的微型装置,包括微结构器件、微传感器、微执行器和微系统等。
一般认为,微电子机械系统通常指的是特征尺度大于1μm小于1nm,结合了电子和机械部件并用IC集成工艺加工的装置。
微机电系统是多种学科交叉融合具有战略意义的前沿高技术,是未来的主导产业之一。
MEMS技术自八十年代末开始受到世界各国的广泛重视,主要技术途径有三种,一是以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术;二是以德国为代表发展起来的利用某射线深度光刻、微电铸、微铸塑的LIGA(Lithographgalvanfomungundabformug)技术,;三是以日本为代表发展的精密加工技术,如微细电火花EDM、超声波加工。
MEMS技术特点是:小尺寸、多样化、微电子等。
(1)微型化:MEMS体积小(芯片的特征尺寸为纳米/微米级)、质量轻、功耗低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。
例如,一个压力成像器的微系统,含有1024个微型压力传感器,整个膜片尺寸仅为10mm某10mm,每个压力芯片尺寸为50μm某50μm。