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用于生物应用的纳米压力传感器初始偏转的测量

SMT, 案例研究, 消费类电子产品
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巴塞罗那微电子研究所 (IMB) 是国家微电子中心 (CNM) 在巴塞罗那的所在地,也是西班牙研究理事会的成员机构。除了微技术和纳米技术、组件和系统教育和培训外,IMB-CNM 还专注于基础和应用研究与开发。我们的使命是扩展此领域的可用知识,助力实施基于这些技术的解决方案和新产品,从而解决当今社会面临的种种挑战。

利用这种技术,可以快速、无损地测量密封前后释放膜的挠度

在用于生物应用的纳米压力传感器的制造中,牺牲层蚀刻和由真空间隙分隔开的两个膜的密封,以形成 Fabry-Pérot 谐振器,这些都是至关重要的因素。

知道在制造过程之后膜片初始挠曲的确切时间同样也是关键。

cs2 CNM - nano pressure sensor 1
图 1.制成的压力传感器的 SEM 图像(条形刻度 1 µm)

压力传感器是一个 6×10 µm 的芯片,包括一个由两个被真空间隙隔开的多晶硅膜和一个光学参考区域限定的机械传感器。

薄膜起平行反射镜的作用,构成 Fabry-Pérot 谐振器 ,对某些波长部分透明。 外部压力 P 使薄膜偏斜并使间隙发生改变。该器件旨在测量活体细胞不同成分内部的压力变化。

cs2 CNM - nano pressure sensor 2
图 2.未塌陷膜(顶部)的的器件和塌陷膜(底部)的器件(条形刻度为 1 µm)

当前,膜挠度会在内部化之前先使用扫描电子显微镜 (SEM) 进行测量,但是在 SEM 中,样品必须处于真空压力下,这可能会改变其初始状态。

使用 Sensofar 光学轮廓仪,我们能够以快速、非侵入性的方式测量制造后的膜挠度。芯片尺寸只有几微米,但是膜的曲率更接近几十纳米,因此必须使用高倍率的透镜。

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图 3.几个压力传感器的轮廓分析
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图 4.从基板释放之前压力传感器阵列的 3D 形貌

利用这种技术,我们可以快速、无损地测量密封前后释放膜的挠度,以检查膜是否塌陷。以前检查膜是否塌陷必须借助 SEM,但这会因真空而导致膜挠度发生变化,并且挠度值也不十分可靠。

这些测量是通过 Plµ 2300 使用具有 100 倍明场物镜的共聚焦技术获得的。 Sensofar 设备提供基于三种技术的非接触式 3D 表面轮廓仪:共聚焦、干涉测量和多焦面叠加技术。Sensofar 设备可以实现快速且无损的高分辨率测量,并且可根据需要通过用户友好的软件提供技术支持。

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图 5. 6x10 µm 释放压力传感器的 3D 形貌

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