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MEMS技术的加工工艺

点击量:235 日期:2023-09-06 编辑:硅时代

(一)硅表面微机械加工技术

美国加州大学Berkeley分校的Sensor and Actuator小组首先完成了三层多晶硅表面微机械加工工艺,确立了硅表面微加工工艺的体系。

表面微机械加工是把MEMS的“机械”(运动或传感)部分制作在沉积于硅晶体的表面膜(如多晶硅、氮化硅等)上,然后使其局部与硅体部分分离,呈现可运动的机构。分离主要依靠牺牲层(Sacrifice Layer)技术,即在硅衬底上先沉积上一层最后要被腐蚀(牺牲)掉的膜(如SiO2可用HF腐蚀),再在其上淀积制造运动机构的膜,然后用光刻技术制造出机构图形和腐蚀下面膜的通道,待一切完成后就可以进行牺牲层腐蚀而使微机构自由释放出来。

硅表面微机械加工技术包括制膜工艺和薄膜腐蚀工艺。制膜工艺包括湿法制膜和干式制膜。湿法制膜包括电镀(LIGA工艺)、浇铸法和旋转涂层法、阳极氧化工艺。其中LIGA工艺是利用光制造工艺制作高宽比结构的方法,它利用同步辐射源发出的X射线照射到一种特殊的PMMA感光胶上获得高宽比的铸型,然后通过电镀或化学镀的方法得到所要的金属结构。干式制膜主要包括CVD(Chemical Vapor Deposition)和PVD(Physical Vapor Deposition)。薄膜腐蚀工艺主要是采用湿法腐蚀,所以要选择合适的腐蚀液。

(二)结合技术

微加工工艺中有时需要将两块微加工后的基片粘结起来,可以获得复杂的结构,实现更多的功能。将基片结合起来的办法有焊接、融接、压接(固相结合)、粘接、阳极键合、硅直接键合、扩散键合等方法。

(三)逐次加工

逐次加工是同时加工工艺的补充,常用于模具等复杂形状的加工,其优点是容易制作自由形状,可对非平面加工,缺点是加工时间很长,属单件生产,成本高。包括以下几种:

逐次除去加工:如用于硅片切割的砂轮加工;细微放电加工、激光束加工、离子束加工、STM(扫描隧道显微镜)加工。

逐次附着加工:如利用离子束CVD技术,可使仅被照射部分的材料堆积,形成某种结构。

逐次改质加工:比如可以利用电子束或激光照射的办法使基板表面局部改质的技术,它的应用有电子束掩膜制作、非平面光刻、局部掺杂等。

逐次结合加工:比如IC引线焊接、局部粘结等。


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