<big id="bphjn"><progress id="bphjn"><thead id="bphjn"></thead></progress></big><address id="bphjn"><sub id="bphjn"></sub></address>
    <address id="bphjn"><thead id="bphjn"><font id="bphjn"></font></thead></address>

          <progress id="bphjn"><font id="bphjn"><cite id="bphjn"></cite></font></progress>
          <big id="bphjn"></big>

            <sub id="bphjn"><font id="bphjn"></font></sub>
             
             
            當前位置: 首頁 » 新聞資訊 » 研發動態 » 正文

            新型光刻技術解決硅材料脆性難題,MEMS機械性能極限有望突破

            放大字體  縮小字體 發布日期:2020-06-29  來源:麥姆斯咨詢王懿 MEMS  瀏覽次數:281
            核心提示:據麥姆斯咨詢介紹,硅材料從大自然常見的沙子中取材,成本低、產量大,因此被廣泛用作MEMS器件的襯底材料,并被譽為信息時代的骨
                  據麥姆斯咨詢介紹,硅材料從大自然常見的沙子中取材,成本低、產量大,因此被廣泛用作MEMS器件的襯底材料,并被譽為信息時代的“骨干”材料。但是,硅在常溫環境下的脆性限制了MEMS的許多機械性能。蘇黎世聯邦理工學院(ETH)與瑞士國家聯邦實驗室(EMPA)材料與納米結構力學實驗室合作完成的新研究表明,在特定的受控條件下,硅可以成為又容易變形又堅固的材料。此項功能特性的增強將有助于解決MEMS機械性能極限難題。

             

             

            電子顯微鏡下的硅柱形貌

             

            歷經十年的研究成果

             

            聯合小組經過長達十年的研究,重點是采用光刻工藝替代聚焦離子束(FIB)工藝來完成在硅晶圓上的結構制作。FIB雖然可以實現硅晶圓結構,但會對硅表面造成損傷并產生缺陷,硅晶圓開裂的風險較高。

             

            為了找到替代方案,研究團隊嘗試了一套特殊光刻技術。“首先,我們使用等離子體氣體刻蝕硅表面無光刻膠保護的區域,從而獲得我們所需的結構——微型硅柱。”該研究小組負責人Jeff Wheeler的學生Ming Cheng解釋說,“在接下來的工藝步驟中,硅柱表面被氧化,氧化層厚度小于100 nm,再用氟化氫(HF)完全去除氧化層,完成表面清潔。”

             

            研究團隊對硅柱的強度和塑性變形能力進行了測試,稱已經達到了超高的彈性應變極限和接近完美的強度——用光刻技術制作的硅柱變形能力是過去研究記錄的十倍以上。

             

             

            左圖為硅柱制造流程示意圖,右圖為電子顯微鏡下的硅柱形貌展示

             

            在電子顯微鏡下觀察不同直徑尺寸的硅柱

             

            實現“絕對純度”,接近理論水平的堅固度

             

            研究結果表明不僅硅柱的變形能力比過去增強了十倍,強度也達到了以往認知中只有理想晶體才能達到的理論水平。根據Wheeler介紹,硅柱如此堅固的原因來自硅柱表面的“絕對純度”,這是通過最后的清潔步驟實現的。該工藝大大減少了會導致硅材料開裂的表面缺陷數量。

             

            采用光刻工藝完成的硅柱(實線)和FIB工藝完成的硅柱(虛線)在恒定應變速率為5 × 10 s1變化下的應力曲線對比

             

            Wheeler還指出,團隊的研究結果可能會對硅基MEMS制造產生直接而深刻的影響:“通過這種工藝,有望將智能手機中的MEMS陀螺儀做得更小、更堅固。”

             

            Wheeler及其團隊研究的工藝方法已經被業界采用,用于改善現有工藝,以及晶體結構與硅類似的其它材料性能。

             

            該項研究帶來的另一個優點是可以改善材料的電性能。對硅施加較大的應力可以改善電子遷移率,將該結構集成到半導體芯片中可以縮短開關時間。

             
             
            [ 新聞資訊搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告訴好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 關閉窗口 ]

             
            0條 [查看全部]  相關評論

             
            推薦圖文
            推薦新聞資訊
            點擊排行
             
             
            91在线视频观看