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(jìn)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(xué)成分和固定溫度的腐蝕液體里進(jìn)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(xué)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(dāng)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?fù)诫s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(xué)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(jìn)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(xué)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)更