牺牲层技术大致包含哪几个步骤

牺牲层技术自20世纪80 年代美国加州大学伯克利分校开发至今，得到了快速发展。牺牲层技术是 MEMS 工艺设计中有别于传统IC制造工艺技术之一，该技术利用一层可被腐蚀或刻蚀的薄膜材料作为结构层和衬底之间的中间层(称为牺牲层），待结构层图形化后，再使用湿法刻蚀或干法刻蚀去除中间层材料（称为牺牲层材料），获得可动微结构或悬空微结构。

可动微结构或悬空微结构是 MEMS 中大部分传感器和执行器的不可或缺的敏感元件和执行元件（如微型压力传感器、微型陀螺、微型加速度计和微型马达等），因此牺牲层技术在未来新型 MEMS 器件的创新和制造中将会扮演更重要的角色。常用的牺牲层材料主要有多晶硅、光刻胶、金属薄膜和聚酰亚胺等。牺牲层技术大致包含如下5个步骤：

①在衬底上沉积一层牺牲层；

②刻蚀牺牲层，做出结构层的支撑点；

③在牺牲层上沉积结构层；

④图形化结构层；

⑤用湿法刻蚀或干法刻蚀去除牺牲层，释放图形化的结构层，获得可动微结构或空腔。

牺牲层技术常常采用湿法刻蚀来释放图形化的结构层，原因在于其刻蚀速率快，设备简单，选择性好。但湿法刻蚀去除牺牲层后，需要蒸发溶液和干燥晶片，在此过程中容易发生微结构变形和黏附，随着液体被蒸发，微结构和衬底之间的液体去除缓慢，液体和空气的界面处产生较大的表面张力，其作用力的垂直分力会牵引微结构向衬底靠近，使得微结构变形，甚至会出现微结构与衬底接触，并在接触面的范德瓦尔斯力（Van der Waals Force）作用下发生黏附，导致器件失效。针对湿法释放后干燥带来的黏附失效，现已开发了有效的解决方法，如超临界干燥技术和干法刻蚀技术。

审核编辑：刘清