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技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLES在用于生物應(yīng)用的納米壓力傳感器的制造中,犧牲層蝕刻和由真空間隙分隔開的兩個(gè)膜的密封,以形成 Fabry-Pérot 諧振器,這些都是至關(guān)重要的因素。
知道在制造過程之后膜片初始撓曲的確切時(shí)間同樣也是關(guān)鍵。
圖 1.制成的壓力傳感器的 SEM 圖像(條形刻度 1 µm)
壓力傳感器是一個(gè) 6×10 µm 的芯片,包括一個(gè)由兩個(gè)被真空間隙隔開的多晶硅膜和一個(gè)光學(xué)參考區(qū)域限定的機(jī)械傳感器。
薄膜起平行反射鏡的作用,構(gòu)成 Fabry-Pérot 諧振器 ,對(duì)某些波長(zhǎng)部分透明。 外部壓力 P 使薄膜偏斜并使間隙發(fā)生改變。該器件旨在測(cè)量活體細(xì)胞不同成分內(nèi)部的壓力變化。
圖 2.未塌陷膜(頂部)的的器件和塌陷膜(底部)的器件(條形刻度為 1 µm)
當(dāng)前,膜撓度會(huì)在內(nèi)部化之前先使用掃描電子顯微鏡 (SEM) 進(jìn)行測(cè)量,但是在 SEM 中,樣品必須處于真空壓力下,這可能會(huì)改變其初始狀態(tài)。
使用 Sensofar 光學(xué)輪廓儀,我們能夠以快速、非侵入性的方式測(cè)量制造后的膜撓度。芯片尺寸只有幾微米,但是膜的曲率更接近幾十納米,因此必須使用高倍率的透鏡。
圖 3.幾個(gè)壓力傳感器的輪廓分析
圖 4.從基板釋放之前壓力傳感器陣列的 3D 形貌
利用這種技術(shù),我們可以快速、無損地測(cè)量密封前后釋放膜的撓度,以檢查膜是否塌陷。以前檢查膜是否塌陷必須借助 SEM,但這會(huì)因真空而導(dǎo)致膜撓度發(fā)生變化,并且撓度值也不十分可靠。
這些測(cè)量是通過 Plµ 2300 使用具有 100 倍明場(chǎng)物鏡的共聚焦技術(shù)獲得的。 Sensofar 設(shè)備提供基于三種技術(shù)的非接觸式 3D 表面輪廓儀:共聚焦、干涉測(cè)量和多焦面疊加技術(shù)。Sensofar 設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)快速且無損的高分辨率測(cè)量,并且可根據(jù)需要通過用戶友好的軟件提供技術(shù)支持。
圖 5. 6x10 µm 釋放壓力傳感器的 3D 形貌
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