[發明專利]微納機電器件中納米間隙的制作方法

無效

• 申請號: 201010103876.0
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN101767766A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 于曉梅;劉毅;李博翰
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B82B3/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 李稚婷

技術領域

本發明涉及微納機電系統領域，特別涉及微納機電器件中納米間隙的制作方法。

背景技術

目前，微機電系統，例如加速度計、諧振器、陀螺儀已經廣泛的應用到各種電子產品 中，而靜電驅動讀出又是微機電系統最常見的換能方式。靜電驅動結構簡單，檢測方式成 熟，但靜電驅動結構微機電系統的等效輸入輸出阻抗高，在與IC集成的過程中需要加入 額外的阻抗匹配電路。減小微機電系統的電容間隙不僅可以降低輸入輸出阻抗，同時能提 高器件的靈敏度，在微機電系統里采用納米間隙電容已經成為趨勢。

例如，可將納米間隙制備方法用于電容驅動和傳感的平面電容式諧振器的制備，諧振 器利用換能方式工作，驅動電極加交流信號，在諧振體上加直流偏置，則傳感電極輸出一 個交流電流信號。在交流信號和直流偏置的共同作用下，傳感和驅動電極信號通過電容耦 合到諧振體，在諧振體上施加靜電力，當輸入信號頻率與諧振頻率一致時發生共振。諧振 信號通過諧振子和多晶硅輸出電極間的電容耦合到輸出電極上，驅動力和輸出電流信號可 分別表示為：

FDrive=12(VDC-vac)2∂C∂x---(1)]]>

iout=VDC∂C∂x∂x∂t---(2)]]>

其中V_DC、v_ac分別為直流偏壓和交流電壓信號，C為電容。當減小驅動傳感電極與諧 振體的間隙時，相同的驅動信號將產生更大的驅動力F_Drive，諧振體相同的位移會產生更大 的輸出電流i_out

諧振器的等效運動阻抗R_m∝d⁴/Q，其中d電容極板間隙，Q是品質因子。顯然諧振器 的動態特性依賴于諧振器的電容極板間隙d，顯然減小諧振器的電容極板間隙在減小諧振 體等效運動阻抗方面起著重要作用。

常見的制造微機電系統的電容間隙的方式為光刻圖形并高深寬比刻蝕，常規的光刻圖 形的寬度受到光刻膠材料、光刻板掩膜、光刻機等諸多因素的影響，一般無法做到亞微米 量級。亞微米量級的電容一般采用犧牲層或聚焦離子束刻蝕的方式制造，聚焦離子束的成 本高昂，無法大規模生產，目前報道的大多數都采用犧牲層的方式。