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MEMS技術的加工工藝
點擊量:483 日期:2023-09-06 編輯:硅時代
(一)硅表面微機械加工技術
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,呈現可運動的機構。分離主要依靠犧牲層(Sacrifice Layer)技術,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的膜,然后用光刻技術制造出機構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自由釋放出來。
硅表面微機械加工技術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構的方法,它利用同步輻射源發出的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構。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。
(二)結合技術
微加工工藝中有時需要將兩塊微加工后的基片粘結起來,可以獲得復雜的結構,實現更多的功能。將基片結合起來的辦法有焊接、融接、壓接(固相結合)、粘接、陽極鍵合、硅直接鍵合、擴散鍵合等方法。
(三)逐次加工
逐次加工是同時加工工藝的補充,常用于模具等復雜形狀的加工,其優點是容易制作自由形狀,可對非平面加工,缺點是加工時間很長,屬單件生產,成本高。包括以下幾種:
逐次除去加工:如用于硅片切割的砂輪加工;細微放電加工、激光束加工、離子束加工、STM(掃描隧道顯微鏡)加工。
逐次附著加工:如利用離子束CVD技術,可使僅被照射部分的材料堆積,形成某種結構。
逐次改質加工:比如可以利用電子束或激光照射的辦法使基板表面局部改質的技術,它的應用有電子束掩膜制作、非平面光刻、局部摻雜等。
逐次結合加工:比如IC引線焊接、局部粘結等。