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摘要

? ? ? 本文介紹了一種單晶片、全硅、高縱橫比多層多晶硅微加工技術(shù)，該技術(shù)將硅的深度干法刻蝕與常規(guī)表面微加工相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)幾十到幾百微米厚、高縱橫比、具有亞微米氣隙的電隔離多晶硅結(jié)構(gòu)。在該技術(shù)中可以實(shí)現(xiàn)與主體多晶硅結(jié)構(gòu)一樣高的垂直多晶硅感測(cè)電極。使用該技術(shù)已經(jīng)制造了一個(gè)70毫米高、2.5毫米寬的多晶硅振動(dòng)環(huán)形陀螺儀，其具有1.2毫米的電容氣隙和與環(huán)形結(jié)構(gòu)一樣高的電極。還制作了高220毫米、縱橫比為100:1的垂直多晶硅梁。這種技術(shù)的全硅特性提高了長期穩(wěn)定性和溫度靈敏度，而具有亞微米間隙間隔的大面積垂直拾取電極的制造將把微機(jī)電系統(tǒng)器件的靈敏度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這種技術(shù)也能夠在同一硅襯底上同時(shí)產(chǎn)生電隔離的二維平面和三維垂直多晶硅結(jié)構(gòu)。

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介紹

? ? ? 本文介紹了一種新穎的單晶片、高縱橫比多層多晶硅微加工技術(shù)，該技術(shù)將硅的w x深度干法刻蝕與傳統(tǒng)的表面微加工技術(shù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)幾十微米厚、非常高縱橫比、具有高品質(zhì)因數(shù)和均勻材料特性的電隔離多晶硅結(jié)構(gòu)。在該技術(shù)中可以實(shí)現(xiàn)與主體結(jié)構(gòu)一樣高的多晶硅電極。使用犧牲氧化物層可以形成亞微米電容間隙。這兩個(gè)因素一起將顯著增加檢測(cè)電容，從而提高器件靈敏度。此外，該技術(shù)能夠同時(shí)產(chǎn)生二維平面和三維垂直。

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制造技術(shù) ??略

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圖1.高縱橫比多晶硅微加工技術(shù)的制造工藝流程

圖2 a通過定向的基于氯的RIE蝕刻，在70毫米深的溝槽底部完全蝕刻3毫米厚的多晶硅；b .在220毫米深的溝槽底部蝕刻2.2毫米厚的多晶硅，而不蝕刻側(cè)壁，從而產(chǎn)生縱橫比為100:1的多晶硅束。

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制造結(jié)果? ??

? ? ? 該技術(shù)已被用于制造許多微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括厚多晶硅振動(dòng)環(huán)形陀螺儀，其多晶硅感測(cè)電極與環(huán)形結(jié)構(gòu)一樣高以感測(cè)環(huán)形振動(dòng)。感測(cè)電極先前是使用pqq硅島制成的，因此它們的高度被限制在2×2 -15 mm，導(dǎo)致更小的檢測(cè)電容。

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結(jié)論

? ? ? 本文報(bào)道了一種單晶片、全硅高縱橫比多層多晶硅微加工技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高縱橫比、幾十到幾百微米厚、電隔離的三維多晶硅結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有使用犧牲氧化膜形成的亞微米氣隙。在這種多晶硅微加工技術(shù)中，可以實(shí)現(xiàn)與主體多晶硅結(jié)構(gòu)一樣高的電絕緣垂直多晶硅電極。已經(jīng)制造了具有100∶1縱橫比的220毫米高的垂直多晶硅梁。這種技術(shù)的全硅特性提高了長期穩(wěn)定性和溫度靈敏度，而具有亞微米間隙間隔的大面積垂直拾取電極的制造將把微機(jī)電系統(tǒng)器件的靈敏度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

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