MEMS技術(shù)加工工藝與IC工藝區(qū)別

微機械加工工藝分為硅基加工和非硅基加工。下面主要介紹體加工工藝、硅表面微機械加工技術(shù)、結(jié)合加工、逐次加工。

下圖是微機械加工工藝的流程落圖。

（一）體加工工藝

體加工工藝包括去加工（腐蝕）、附著加工（鍍膜）、改質(zhì)加工（摻雜）和結(jié)合加工（鍵合）。

主要介紹腐蝕技術(shù)。

腐蝕技術(shù)主要包括干法腐蝕和濕法腐蝕，也可分為各向同性腐蝕和各向異性腐蝕。

（1）干法腐蝕是氣體利用反應(yīng)性氣體或離子流進行的腐蝕。干法腐蝕可以腐蝕多種金屬，也可以刻蝕許多非金屬材料；既可以各向同性刻蝕，又可以各向異性刻蝕，是集成電路工藝或MEMS工藝常用設(shè)備。按刻蝕原理分，可分為等離子體刻蝕（PE：Plasma Etching）、反應(yīng)離子刻蝕（RIE：Reaction Ion Etching）和電感耦合等離子體刻蝕（ICP：Induction Couple Plasma Etching）。在等離子氣體中，可是實現(xiàn)各向同性的等離子腐蝕。通過離子流腐蝕，可以實現(xiàn)方向性腐蝕。

（2）濕法腐蝕是將與腐蝕的硅片置入具有確定化學成分和固定溫度的腐蝕液體里進行的腐蝕。硅的各向同性腐蝕是在硅的各個腐蝕方向上的腐蝕速度相等。比如化學拋光等等。常用的腐蝕液是HF-HNO3腐蝕系統(tǒng)，一般在HF和HNO3中加H2O或者CH3COOH。與H2O相比，CH3COOH可以在更廣泛的范圍內(nèi)稀釋而保持HNO3的氧化能力，因此腐蝕液的氧化能力在使用期內(nèi)相當穩(wěn)定。硅的各向異性腐蝕，是指對硅的不同晶面具有不同的腐蝕速率。比如， {100}/{111}面的腐蝕速率比為100：1?；谶@種腐蝕特性，可在硅襯底上加工出各種各樣的微結(jié)構(gòu)。各向異性腐蝕劑一般分為兩類，一類是有機腐蝕劑，包括EPW（乙二胺，鄰苯二酸和水）和聯(lián)胺等。另一類是無機腐蝕劑，包括堿性腐蝕液，如：KOH，NaOH，LiOH，CsOH和NH4OH等。

在硅的微結(jié)構(gòu)的腐蝕中，不僅可以利用各向異性腐蝕技術(shù)控制理想的幾何形狀，而且還可以采用自停止技術(shù)來控制腐蝕的深度。比如陽極自停止腐蝕、PN結(jié)自停止腐蝕、異質(zhì)自停止腐蝕、重摻雜自停止腐蝕、無電極自停止腐蝕還有利用光電效應(yīng)實現(xiàn)自停止腐蝕等等。

（二）硅表面微機械加工技術(shù)

美國加州大學Berkeley分校的Sensor and Actuator小組首先完成了三層多晶硅表面微機械加工工藝，確立了硅表面微加工工藝的體系。

表面微機械加工是把MEMS的“機械”（運動或傳感）部分制作在沉積于硅晶體的表面膜（如多晶硅、氮化硅等）上，然后使其局部與硅體部分分離，呈現(xiàn)可運動的機構(gòu)。分離主要依靠犧牲層（Sacrifice Layer）技術(shù)，即在硅襯底上先沉積上一層最后要被腐蝕（犧牲）掉的膜（如SiO2可用HF腐蝕），再在其上淀積制造運動機構(gòu)的膜，然后用光刻技術(shù)制造出機構(gòu)圖形和腐蝕下面膜的通道，待一切完成后就可以進行犧牲層腐蝕而使微機構(gòu)自由釋放出來。

硅表面微機械加工技術(shù)包括制膜工藝和薄膜腐蝕工藝。制膜工藝包括濕法制膜和干式制膜。濕法制膜包括電鍍（LIGA工藝）、澆鑄法和旋轉(zhuǎn)涂層法、陽極氧化工藝。其中LIGA工藝是利用光制造工藝制作高寬比結(jié)構(gòu)的方法，它利用同步輻射源發(fā)出的X射線照射到一種特殊的PMMA感光膠上獲得高寬比的鑄型，然后通過電鍍或化學鍍的方法得到所要的金屬結(jié)構(gòu)。干式制膜主要包括CVD（Chemical Vapor Deposition）和PVD（Physical Vapor Deposition）。薄膜腐蝕工藝主要是采用濕法腐蝕，所以要選擇合適的腐蝕液。

（三）結(jié)合技術(shù)

微加工工藝中有時需要將兩塊微加工后的基片粘結(jié)起來，可以獲得復雜的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)更