微機電系統中(MEMS)會提及到的”犧牲層”是什麼呢？

Question

微機電系統中(MEMS)會提及到的\"犧牲層\"(sacrificial-layer)是什麼呢？

Answer 1

在IC製程中，譬如要在Silicon上挖深洞（deep trench)，往往會先長一層氧化層(Oxide)，之後經過微影處理後，將光組的"洞"顯影在氧化層上，之後直接以高選擇比（Silicon:Oxide 比如4：1)的氣體蝕刻，這時光組有可能被蝕刻掉，甚至到達氧化層。不過因為選擇比高，挖不動氧化層，蝕刻在Silicon上可以挖到想要的深度而不會破壞到其他部分的Silicon。之後再將這層氧化層移除，這時的氧化層就稱為所謂的犧牲層。
當然犧牲層還有很多應用範圍，MEMS也是有些製程會借用到這種方法。

Answer 2

表面微加工技術適用於製作微機電感測器及啟動器系統，它能夠通過高適應度的彈性，形成錨定在基底上的懸浮式結構。該製程流程採用了先進的IC技術，以及高長寬比乾蝕刻和犧牲層(sacrificial-layer)去除等專用的MEMS作業。意法半導體的Thelma(微加速計厚磊晶層)製程與傳統微加工製程不同，主要區別在於它採用了15微米厚的多晶矽磊晶層。


與傳統微加工製程相較，Thelma製程允許相對較厚的矽結構。這會增加垂直表面積，因而增大平行於基底行動的靜電啟動器中的總電容器。


此外，與標準微加工製程相較，Thelma製程還允許更高的品質，這反過來能實現更高靈敏度的元件。該製程更大的厚度還能減少交叉靈敏度誤差。同樣重要的是，該技術可以減少晶片面積，因而克服體型微加工(bulk micromachining)過程常見的設計侷限。


可靠性測試證明多晶矽具有良好的耐疲勞性及抗衝擊性。此外，對於結構性磊晶多晶矽層，該製程展現出極好的且可重覆的電氣及機械屬性。楊氏係數、殘餘應力及應力梯度等屬性可以方便地通過在元件上的測試結構自動監測。