低热耗电活性厚聚用于CMOS-第一MEMS-最后一个集成
Aron Michael1, Ian Yao-Hsiang Chuang1, Chee Yee Kwok1
1UNSW, Sydney, NSW 2052 Australia.
Microsystems & nanoengineering
|June 10, 2024
概括
研究人员使用超高真空电子束蒸发 (UHVEE) 开发了新的现场配膜. 这一过程使得在低热预算的微电子机械系统 (MEMS) 中能够制造出厚厚的,电活性的多薄膜.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 微电子机械系统 (MEMS) 需要低热耗,电活性和厚的多薄膜,用于在补充性金属氧化物半导体 (CMOS) 集成电路上制造.
- 当前的方法在实现这些所需的多薄膜特性方面面临着挑战.
研究的目的:
- 报告在现场用添加的薄膜的发展,这些薄膜首次通过超高真空电子束蒸发 (UHVEE) 沉积.
- 为了研究这些新聚膜的晶体学,机械和电气性能.
- 为了证明使用这些薄膜制造功能性MEMS设备的可行性.
主要方法:
- 在~10−9 Torr.下使用UHVEE在现场添加膜的沉积.
- 使用拉曼光谱,X射线衍射 (XRD),传输电子显微镜 (TEM) 和原子力显微镜 (AFM) 的表征.
- 通过晶圆曲率,悬臂偏移和共振频率测量来评估机械性能.
- 通过电阻测量进行电气性质评估.
- 微加工和制造用于MEMS执行器和传感器应用的驱动结构.
主要成果:
- 实现了完全结晶,低应力,光滑,厚度和电活性多晶薄膜的低热预算 (<500°C).
- 展示了高度垂直的,高比例的微加工能力.
- 成功设计,模拟,制造,并使用20μm厚的薄膜来表征一个MEMS子驱动结构.
- 将添加膜与内在和添加的UHVEE膜的性能进行比较.
结论:
- UHVEE多晶独特地实现了机械和电气功能MEMS设备的实现,具有较低的热预算.
- 开发的过程克服了用于MEMS-on-CMOS应用的多薄膜形成的先前限制.
- 这一进步为更加集成和高效的MEMS设备铺平了道路.
