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随着MEMS技术在更多的领域中需要应对更多的需求,如生物领域的可靠性、兼容性;恶劣环境中的抗辐射、抗高温高压、抗冲击等等,新兴的体金属材料以其优越的性能,正逐渐在很多应用中取代传统的体硅材料。 金属基材料深刻蚀工艺作为可靠的三维微细加工技术得到了国内外研究机构的关注,基本思路大体借鉴基于感应耦合等离子体(ICP)刻蚀的体硅深刻蚀技术。美国加州大学的N.C.MacDonald研究小组最早提出钛体金属材料的深刻蚀工艺,开发了基于直接刻蚀的TIDE深刻蚀工艺。本小组长期致力于开发金属基MEMS加工工艺及器件的开发,取得了突破性进展。 本文从感应耦合等离子体深刻蚀工艺机制入手,介绍低气压放电等离子体的特性及刻蚀机理,包括材料去除机制、粒子输运和表面反应的机理,对ICP深刻蚀工艺参数对刻蚀的影响进行深入研究。 随后围绕体钨材料深刻蚀实验设计,介绍了相关的金属基片的制备与抛光,以及金属基片上的光刻及掩膜制备技术。 然后,在等离子体刻蚀机制的指导下,对体钨材料的ICP深刻蚀工艺特性进行研究,围绕基准工艺参数组合,通过单变量法研究ICP功率、RF偏置功率、腔室气压、刻蚀气体流量等工艺参数对实验结果的影响并进行分析。以此为基础针对两种不同的用途优化开发了两套体钨刻蚀工艺参数组合,RecipeA和RecipeB。其中Recipe A用来实现高深宽比深刻蚀,Recipe B用来得到更光滑的刻蚀表面。此外,通过调节ICP刻蚀的工艺参数还得到了具有疏水效果的伞状结构表面。 体钨材料的ICP刻蚀与其他微细加工技术相结合具有很大的发展潜力。