基于硅-玻璃键合工艺的微惯性器件的材料热失配应力表征

• 作者: 刘梦霞 崔健 秦强 董显山 赵前程
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 微惯性器件 热失配应力 悬臂梁 测量方法 离面位移
• 年，卷（期）: 2020,（8）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 1715-1724
• 页数: 10页
• 分类号: TH703
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20202808.1715

摘要

基于硅-玻璃键合工艺实现敏感结构和衬底相接是微惯性器件的主流工艺方案之一.硅和玻璃热膨胀系数不同,在惯性器件环境工作温度发生变化时,硅玻璃接触表面会产生热应力,该应力严重影响器件的性能.为了测量异质材料间的热失配应力以及键合锚点尺寸对应力的影响,本文提出了一种以悬臂梁作为测试结构的锚点形变测量和数据处理方法,用于表征器件的工艺热失配应力.根据仿真结果将锚点设计成切块形式以减小最大应力和结构形变.测试结果表明,对于边长为600,400和200 μm的锚点,悬臂梁相对锚点的平均离面位移分别为0.43,0.30和0.20 nm/℃;结果具有良好的重复性.该结果说明锚点热形变与锚点的大小直接相关,这对MEMS惯性结构以及工艺设计改进具有重要的意义.