[发明专利]微纳机电器件中纳米间隙的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳机电系统领域，特别涉及微纳机电器件中纳米间隙的制作方法。

背景技术

目前，微机电系统，例如加速度计、谐振器、陀螺仪已经广泛的应用到各种电子产品 中，而静电驱动读出又是微机电系统最常见的换能方式。静电驱动结构简单，检测方式成 熟，但静电驱动结构微机电系统的等效输入输出阻抗高，在与IC集成的过程中需要加入 额外的阻抗匹配电路。减小微机电系统的电容间隙不仅可以降低输入输出阻抗，同时能提 高器件的灵敏度，在微机电系统里采用纳米间隙电容已经成为趋势。

例如，可将纳米间隙制备方法用于电容驱动和传感的平面电容式谐振器的制备，谐振 器利用换能方式工作，驱动电极加交流信号，在谐振体上加直流偏置，则传感电极输出一 个交流电流信号。在交流信号和直流偏置的共同作用下，传感和驱动电极信号通过电容耦 合到谐振体，在谐振体上施加静电力，当输入信号频率与谐振频率一致时发生共振。谐振 信号通过谐振子和多晶硅输出电极间的电容耦合到输出电极上，驱动力和输出电流信号可 分别表示为：

FDrive=12(VDC-vac)2∂C∂x---(1)]]>

iout=VDC∂C∂x∂x∂t---(2)]]>

其中V_DC、v_ac分别为直流偏压和交流电压信号，C为电容。当减小驱动传感电极与谐 振体的间隙时，相同的驱动信号将产生更大的驱动力F_Drive，谐振体相同的位移会产生更大 的输出电流i_out

谐振器的等效运动阻抗R_m∝d⁴/Q，其中d电容极板间隙，Q是品质因子。显然谐振器 的动态特性依赖于谐振器的电容极板间隙d，显然减小谐振器的电容极板间隙在减小谐振 体等效运动阻抗方面起着重要作用。

常见的制造微机电系统的电容间隙的方式为光刻图形并高深宽比刻蚀，常规的光刻图 形的宽度受到光刻胶材料、光刻板掩膜、光刻机等诸多因素的影响，一般无法做到亚微米 量级。亚微米量级的电容一般采用牺牲层或聚焦离子束刻蚀的方式制造，聚焦离子束的成 本高昂，无法大规模生产，目前报道的大多数都采用牺牲层的方式。