关于MEMS加速度计工艺及材料的简单介绍

一 MEMS加速度计所用的材料

例如用于做衬底的衬底材料，用于做掩膜的掩膜材料，用于表面微加工的牺牲层材料等等。Mems加速度计常用的材料有单晶硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、多晶硅等等，具体哪种材料用于哪一部分不是固定的，需要在设计过程中根据其物理化学性质以及在加速度计中的作用加以综合考虑。

因为该传感器动态要求比较高因此在进行完结构设计，得到结构的尺寸以后进行有限元分析是必不可少的。运用有限元分析软件ANSYS对加速度计模型进行分析，可以得到下面的结果： 

(1) 进行静力分析，可以发现承受应力最大的部位。

(2)  进行模态分析，可以得到结构的固有频率和各固有频率下的振型。

(3)  进行瞬态动力学分析，可以得到结构对外界激励的响应。

通过以上有限元分析的结果，可以进一步改进设计，使所设计的加速度计具有更好的性能。

二 MEMS加速度计所用的工艺法

工艺的选择电容式MEMS加速度计的工艺一般采用的有：表面工艺、体硅工艺、LIGA工艺及SOI+DRIE工艺等对这几种工艺进行了对比。

1、 表面工艺是在集成电路平面工艺基础上发展起来的一种微工艺，只进行单面光刻。它利用硅平面上不同材料的顺序淀积和选择腐蚀来形成各种微结构。主要包括牺牲层淀积、牺牲层刻蚀、结构层淀积、结构层刻蚀、牺牲层去除(释放结构)等。最后使结构材料悬空于基片之上，形成各种形状的二维或三维结构。

2、体硅工艺是指沿着硅衬底的厚度方向对硅衬底进行刻蚀的工艺，包括湿法刻蚀和干法刻蚀，是实现三维结构的重要方法。为了形成完整的微结构，往往在加工的基础上用到键合或粘接技术，将硅的键合技术和体硅加工方法结合起来。硅的微结构经过多次掩膜、单面或双面光刻以及各向异性刻蚀等工艺而成，然后将有关部分精密对准键合成一整体。体硅加工工艺过程比硅表面加工复杂，体积大，成本高。

3、SO1+DRIE工艺是体硅工艺的一种延伸与发展。利用绝缘体上硅(SOI)制造单晶硅三维微结构是最近几年发展异常迅速的方法。利用SOI制造微结构的方法几乎都是利用DINE(深反应离子刻蚀)对单晶硅进行深刻蚀。根据结构的不同、性能要求等可采用正面结构释放和背面结构释放。

fqj