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MEMS技術(shù)的加工工藝

點(diǎn)擊量:613 日期:2023-09-06 編輯:硅時(shí)代

(一)硅表面微機(jī)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(jī)械加工工藝,確立了硅表面微加工工藝的體系。

表面微機(jī)械加工是把MEMS的“機(jī)械”(運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的機(jī)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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的膜,然后用光刻技術(shù)制造出機(jī)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(jī)構(gòu)自由釋放出來。

硅表面微機(jī)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。

(二)結(jié)合技術(shù)

微加工工藝中有時(shí)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(shí)現(xiàn)更多的功能。將基片結(jié)合起來的辦法有焊接、融接、壓接(固相結(jié)合)、粘接、陽極鍵合、硅直接鍵合、擴(kuò)散鍵合等方法。

(三)逐次加工

逐次加工是同時(shí)加工工藝的補(bǔ)充,常用于模具等復(fù)雜形狀的加工,其優(yōu)點(diǎn)是容易制作自由形狀,可對(duì)非平面加工,缺點(diǎn)是加工時(shí)間很長,屬單件生產(chǎn),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(xì)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(shù),可使僅被照射部分的材料堆積,形成某種結(jié)構(gòu)。

逐次改質(zhì)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(zhì)的技術(shù),它的應(yīng)用有電子束掩膜制作、非平面光刻、局部摻雜等。

逐次結(jié)合加工:比如IC引線焊接、局部粘結(jié)等。


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