張家歐臺灣大學：應用力學研究所王毓斌Wang, Yu-BinYu-BinWang2007-11-292018-06-282007-11-292018-06-282007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61902本文研究主題為利用微積電製程在(100)矽晶圓上製作高深寬比、150μm厚之環式振動式陀螺儀，並以7740玻璃製作陀螺儀之基座。由於(100)矽晶圓並非等向性材料，故其 與 兩模態共振頻率並不一致。為解決此問題，本實驗引入一種變動寬度之新式環形振子。此外，加入四種不同的支撐架，藉由實驗結果判斷最為可行的設計。 製作過程中，以BOE進行7740玻璃的溼式蝕刻，提供環形振子振動所需的空間；以陽極接合法，進行玻璃與矽材的結合；以ICP進行矽材的乾式蝕刻，製作出陀螺儀之主要結構；定義抵抗蝕刻的擋罩圖案則採用微影技術、金屬化等製程來進行。本文中提供各製程所需之成功參數。最後將可完成直徑10mm，含基座厚度為750μm 之小型陀螺儀。This thesis presents the fabrication of a 150um tall (100) single-crystal silicon ring gyroscope with high aspect-ratio fabricated by MEMS technology. A new design of vibrating ring will be introduced to ensure the resonance frequency of both and molds being the same. Four kinds of support springs are designed and put into experiment to find out the best one. All the recipes and methods for the MEMS processes in this experiment will be described, such as BOE wet etch, ICP dry etch, photolithography, anodic bonding, and metallization.論文摘要 I Abstract II 目錄 III 圖表目錄 V 第一章 緒論 1 1-1 陀螺儀簡介 1 1-2 研究背景 1 1-3 研究動機與方法 2 1-4文獻回顧與本文陀螺儀簡介 2 第二章 製程設計 6 2-1 製作玻璃基座 6 2-1-1 清洗玻璃晶圓 6 2-1-2 薄膜光阻黃光製程 7 2-1-3 金屬化製程 9 2-1-4 溼蝕刻製程 10 2-2 接合及溼蝕刻步驟 12 2-2-1 陽極接合 12 2-2-2 矽晶圓溼蝕刻 13 2-3 製作矽材振動環及電極 14 2-3-1 RCA清洗結合晶圓 14 2-3-2 厚膜光阻黃光製程 14 2-3-2 乾蝕刻製程 16 第三章 製程結果 18 第四章 問題與討論 35 4-1 玻璃晶圓上的舉離製程 35 4-2 玻璃基座之蝕刻 37 4-2-1 擋罩材料之選擇 37 4-2-2 抵擋層掀底問題及解決方法 37 4-2-3 光阻硬烤時間對擋罩強度的影響 37 4-2-4 只用光阻做擋罩的結果 38 4-2-5 7740玻璃乾蝕刻 38 4-3 陽極接合 43 4-4 矽晶圓之溼蝕刻 46 4-5 光罩三圖案化製程探討 50 4-5-1 底漆層塗佈 50 4-5-2 光阻塗佈 50 4-5-3 軟烤 50 4-5-4 曝光 50 4-5-5 顯影 51 4-5-6 硬烤 51 4-5-7 圖形檢查 52 4-6 ICP製程之問題 55 第五章 結論與建議 57 5-1 環形振子 57 5-2支撐架 57 5-3製程建議 60 5-4未來展望 60 參考文獻 61 附錄A光罩設計圖 63 附錄B 尺寸誤差 68 附錄C AutoCad LISP程式 69 附錄D 實驗材料與儀器 706711899 bytesapplication/pdfen-US陀螺儀矽材微加工高深寬比陽極接合Gyroscopehigh aspect-ratiosilicon micromachininganodic bondingthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61902/1/ntu-96-R94543021-1.pdf