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MEMS加工技术的主要工艺与流程
点击量:2369 日期:2020-03-14 编辑:硅时代电子科技
1、体加工工艺
体加工工艺包括去加工(腐蚀)、附着加工(镀膜)、改质加工(掺杂)和结合加工(键合)。主要介绍腐蚀技术。腐蚀技术主要包括干法腐蚀和湿法腐蚀,也可分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀。在硅的微结构的腐蚀中,不仅可以利用各向异性腐蚀技术控制理想的几何形状,而且还可以采用自停止技术来控制腐蚀的深度。比如阳极自停止腐蚀、PN结自停止腐蚀、异质自停止腐蚀、重掺杂自停止腐蚀、无电极自停止腐蚀还有利用光电效应实现自停止腐蚀等等
2、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
3、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。
4、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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