新型光刻技术解决硅材料脆性难题,MEMS机械性能极限有望突破
历经 年 研究成果
实现“绝对纯度”,接近理论水平 坚固度
Wheeler及其团队研究 工艺技术已经被业界采用,用于改善现有工艺,以及晶体结构与硅类似 其它材料性能。
Wheeler还指出,团队 研究结果可能会对硅基MEMS制造产生直接而深刻 影响，“通过这种工艺,有望将智能手机中 MEMS陀螺仪做得更小、更坚固。”
为了找到替代方案,狗粮快讯网重大消息,研究团队尝试了 套特殊光刻技术。“首先,我们使用等离子体气体刻蚀硅表面无光刻胶保护 区域,从而获得我们所需 结构——微型硅柱。”该研究小组负责人JeffWheeler 学生MingCheng解释说,“在接下来 工艺步骤中,硅柱表面被氧化,氧化层厚度小于 零零nm,再用氟化氢(HF)完全去除氧化层,完成表面清洁。”
在电子显微镜下观察不同直径尺寸 硅柱
左图为硅柱制造流程示意图,右图为电子显微镜下 硅柱形貌展示
据麦姆斯咨询介绍,硅材料从大自然常见 沙子中取材,成本低、产量大,因此被广泛用作MEMS器件 衬底材料,并被誉为信息时代 “骨干”材料。但是,狗粮快讯网从相关媒体获悉,硅在常温环境下 脆性限制了MEMS 许多机械性能。苏黎世联邦理工学院(ETH)与瑞士国家联邦实验室(EMPA)材料与纳米结构力学实验室合作完成 新研究表明,在特定 受控条件下,硅可以成为又容易变形又坚固 材料。此项功能特性 增强将有助于解决MEMS机械性能极限难题。
电子显微镜下 硅柱形貌
研究团队对硅柱 强度和塑性变形能力进行了测试,称已经达到了超高 弹性应变极限和接近完美 强度——用光刻技术制作 硅柱变形能力是过去研究记录 倍以上。
研究结果表明不仅硅柱 变形能力比过去增强了 倍,强度也达到了以往认知中只有理想晶体才能达到 理论水平。根据Wheeler介绍,硅柱如此坚固 原因来自硅柱表面 “绝对纯度”,这是通过新后 清洁步骤实现 。该工艺大大减少了会导致硅材料开裂 表面缺陷数量。
联合小组经过长达 年 研究,重点是采用光刻工艺替代聚焦离子束(FIB)工艺来完成在硅晶圆上 结构制作。FIB虽然可以实现硅晶圆结构,但会对硅表面造成损伤并产生缺陷,硅晶圆开裂 风险较高。
采用光刻工艺完成 硅柱(实线)和FIB工艺完成 硅柱(虚线)在恒定应变速率为 &# ; 零??s? 变化下 应力曲线比较
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