島形薄膜結(jié)構(gòu)的形成方法和MEMS器件

島形薄膜結(jié)構(gòu)的形成方法和MEMS器件摘要島形薄膜結(jié)構(gòu)是一種由各種基礎(chǔ)物理離子束沉積技術(shù)產(chǎn)生的非常有用的材料結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用在微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）器件中，可以提高器件的性能和穩(wěn)定性。本文將介紹島形薄膜結(jié)構(gòu)的形成方法和其在MEMS器件中的應(yīng)用，以及島形薄膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)等方面。介紹島形薄膜結(jié)構(gòu)是一種由離子束沉積技術(shù)（IBD）產(chǎn)生的納米結(jié)構(gòu)，其主要由很多相鄰的形狀不規(guī)則的峰和溝組成，通常這些峰和溝形成的結(jié)構(gòu)是具有金屬、半導(dǎo)體等材料的。由于其具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在微電子機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）是一種具有微型機(jī)械特性和電氣特性的集成系統(tǒng)，它由微機(jī)電元件、電路器件及其它設(shè)備構(gòu)成。MEMS器件由于其與IC技術(shù)兼容的特性，因此已成為微機(jī)械領(lǐng)域中加速發(fā)展的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。MEMS器件的性能和穩(wěn)定性，很大程度上取決于其結(jié)構(gòu)的形成方法和所使用的材料。島形薄膜結(jié)構(gòu)在MEMS器件中的應(yīng)用非常廣泛和重要，其中包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、壓力傳感器、加速度計(jì)等器件。例如，利用島形薄膜結(jié)構(gòu)制成的壓電壓力傳感器可以實(shí)現(xiàn)高分辨率、高靈敏度和高穩(wěn)定性的性能要求。因此，開(kāi)發(fā)和研究高品質(zhì)的島形薄膜結(jié)構(gòu)成為了MEMS器件設(shè)計(jì)和制造的研究熱點(diǎn)。島形薄膜結(jié)構(gòu)的形成方法島形薄膜結(jié)構(gòu)的形成主要是通過(guò)離子束沉積技術(shù)（IBD）得到的。具體而言，包括靶材料、粒徑、離子束能量等方面的多個(gè)因素都會(huì)對(duì)島形薄膜結(jié)構(gòu)的生成產(chǎn)生影響。島形薄膜結(jié)構(gòu)的生成機(jī)理主要是靶材料表面的原子遷移，由于材料表面原子之間的相互作用及原子位移熱漲落等因素，在蒸發(fā)沉積過(guò)程中，先進(jìn)入對(duì)表面有吸附力的核心區(qū)域，形成一些原子團(tuán)。原子團(tuán)集中，原本平整的表面上逐漸形成了顆粒狀的島狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由于其能量較低而穩(wěn)定，像一個(gè)穩(wěn)定的島一樣存在于表面上。離子束的能量也會(huì)對(duì)于島形薄膜結(jié)構(gòu)的形成產(chǎn)生非常重要的影響。當(dāng)離子束的能量相比峰面上的原子束能量大約為10~100倍時(shí)，可以形成的島狀結(jié)構(gòu)的尺寸往往比較小。而當(dāng)離子束的能量相對(duì)較低時(shí)，島形薄膜結(jié)構(gòu)的尺寸就會(huì)比較大。由于各方面因素的綜合影響，島形薄膜結(jié)構(gòu)的形成對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件的要求比較嚴(yán)格，需要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中精確地控制相關(guān)因素才能得到穩(wěn)定和規(guī)則的結(jié)構(gòu)。島形薄膜結(jié)構(gòu)在MEMS器件中的應(yīng)用島形薄膜結(jié)構(gòu)由于具有良好的性能，已經(jīng)逐漸成為了MEMS器件中必不可少的材料結(jié)構(gòu)之一。目前，島形薄膜結(jié)構(gòu)在MEMS器件中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：壓力傳感器利用島形薄膜結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)和制造高精度、高靈敏度的壓力傳感器可以實(shí)現(xiàn)非常好的性能。具體而言，這種傳感器由島形薄膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成，通過(guò)島形薄膜結(jié)構(gòu)的變形直接進(jìn)行測(cè)量壓力等物理量，從而獲得良好的質(zhì)量和穩(wěn)定性。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在航空、導(dǎo)彈等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它的運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)算單元是其性能的決定性因素之一。島形薄膜結(jié)構(gòu)是制造慣性測(cè)量裝置中的的關(guān)鍵因素之一。由島形薄膜結(jié)構(gòu)制成的慣性測(cè)量裝置具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，能夠用于高精度慣性測(cè)量裝置的制造。加速度計(jì)利用島形薄膜結(jié)構(gòu)制造的新型加速度傳感器具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，能夠廣泛應(yīng)用于通信、航空、導(dǎo)彈等領(lǐng)域。其中，利用島形薄膜結(jié)構(gòu)直接進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量，可以獲得極高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。島形薄膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)島形薄膜結(jié)構(gòu)作為一種非常有用的微電子材料結(jié)構(gòu)，具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)穩(wěn)定性高：島形薄膜結(jié)構(gòu)的形成是由多個(gè)非常小的結(jié)構(gòu)組成的，具有極高的穩(wěn)定性，且具有較高的抗氧化能力，可以擴(kuò)大材料的使用壽命。白金和其他美金屬可以構(gòu)建通道：在平行于外層電場(chǎng)平面的通道中制造的白金和其他美金屬島鏈路，由于其能量滿足電子激發(fā)條件，因此可以在周?chē)牧现性黾臃逯怠Ａ６日{(diào)節(jié)范圍廣：由于島形薄膜結(jié)構(gòu)受多種因素綜合影響，因此可以通過(guò)控制制備條件來(lái)精確調(diào)節(jié)其粒度范圍。缺點(diǎn)雜質(zhì)收集：島形薄膜結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)的相互作用是建立在原子分子常數(shù)的尺度上，導(dǎo)致其對(duì)于雜質(zhì)的感受態(tài)度較高，因此極易發(fā)生雜質(zhì)收集。生長(zhǎng)速度低：由于島形薄膜結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)要求在實(shí)驗(yàn)條件下控制多項(xiàng)因素，因此其生長(zhǎng)速度相對(duì)較慢，需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能得到穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)成果。結(jié)論本文介紹了島形薄膜結(jié)構(gòu)的形成方法和其在MEMS器件中的應(yīng)用，以及島形薄膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)等方面。島形