基于激光直寫技術(shù)的MEMS短流程加工工藝研究.pdf

1、傳統(tǒng)的微電子機械系統(tǒng)（Micro-electromechanical Systems，即MEMS）加工流程中所包含光刻過程一般是通過光刻掩膜版來實現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的MEMS加工流程必然存在光刻掩膜版的制備過程，該過程設(shè)備要求高、耗時長。超短激光脈沖具有很高的峰值功率，這一特性使其適用于切割、表面修復(fù)等微加工。論文闡述了采用超短激光脈沖直寫掩膜的方式來實現(xiàn)圖形的轉(zhuǎn)換，代替原有的光刻掩膜版模式。首先利用物理或化學(xué)方法在待加工硅片表面覆蓋一層

2、掩膜，接著利用高功率激光束刻寫硅片表面掩膜層，被刻蝕部分會被直接去除，形成圖形。這有別于傳統(tǒng)光刻膠在光刻時被改性的過程。其后的顯影過程只需清洗激光直寫時噴射出的殘留物。后期的化學(xué)刻蝕則與傳統(tǒng)MEMS加工是完全類似的，掩膜層對其下的硅片起到保護(hù)作用。激光直寫加工方式可使得MEMS加工流程減少，周期縮短，加工成本降低。因此，為區(qū)別于傳統(tǒng)MEMS加工工藝，論文中把這種工藝簡稱為MEMS短流程加工工藝。
　　 本論文對該工藝的優(yōu)化和可行

3、性進(jìn)行了理論上的探討，對工藝關(guān)鍵技術(shù)做了實驗研究。在短脈沖激光領(lǐng)域里，飛秒激光比納秒、皮秒激光的脈沖寬度更短，具備更高的峰值加工功率。理論分析和實驗結(jié)果均表明飛秒激光具備熱效應(yīng)小、可加工多種材料、閾值效應(yīng)精確存在等特性，相對而言更適于MEMS短流程加工工藝中激光直寫工作。選用重復(fù)頻率1、脈沖寬度50、中心波長800 飛秒激光在覆蓋有氮化硅膜層的硅片上進(jìn)行刻寫，使用氫氧化鉀進(jìn)行化學(xué)刻蝕，利用氫氟酸去除掩膜層。
　　 實驗結(jié)果表明，