硅微MEMS加工工艺

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硅MEMS器件加工技术及展望

硅MEMS器件加工技术及展望随着科技的飞速发展，微电子技术已经成为了现代社会的基石，其中硅MEMS（微电子机械系统）器件更是成为了研究热点。

这些基于硅材料的微小机械结构，在通信、生物医学、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

本文将介绍硅MEMS器件加工技术的基本原理和主要方法，并对其未来发展进行展望。

硅MEMS器件加工技术的基本原理是将半导体工艺应用于微小机械结构的制造中。

通过光刻、干法或湿法刻蚀、离子注入等半导体工艺，可以在硅片上加工出微小的机械结构。

这些机械结构可以包括悬臂梁、弹簧、谐振器、微泵、微阀等。

表面微加工技术是一种常见的硅MEMS器件加工方法，其主要流程包括光刻、氧化、刻蚀等步骤。

通过光刻，可以将设计好的图案转移到硅片上；再通过氧化，在硅片表面形成一层薄膜；最后通过刻蚀，将硅片表面的薄膜去掉，从而形成微小的机械结构。

体微加工技术是一种直接在硅内部制造微小机械结构的方法。

其主要流程包括掩膜制作、深反应离子刻蚀等步骤。

通过掩膜制作，可以将硅片表面不需要刻蚀的区域保护起来；再通过深反应离子刻蚀，可以直接在硅片内部刻出微小的机械结构。

随着科技的不断发展，硅MEMS器件加工技术也在不断进步。

未来，该技术将面临以下发展趋势：制程集成：通过将多个工艺步骤集成在一起，可以提高硅MEMS器件的制造效率和良品率。

智能化制造：应用人工智能和大数据技术，实现硅MEMS器件的智能化制造，提高生产效率。

环保和可持续性发展：在制造过程中考虑环保和可持续性发展，减少废弃物排放和能源消耗，推动硅MEMS产业的可持续发展。

应用拓展：随着硅MEMS技术的不断发展，其应用领域也将不断拓展。

未来，硅MEMS器件将在医疗、航空航天、环保等领域发挥更大的作用。

硅MEMS器件加工技术是一项具有重大意义的技术，其未来的发展趋势将更加广泛的应用领域、更高的制造效率和更环保的可持续性发展。

随着科技的不断发展，微电子制造技术的进步，微机电系统（MEMS）器件的设计与制造也在逐步提升。

MEMS的主要工艺类型与流程

MEMS的主要工艺类型与流程（LIGA技术简介）目录〇、引言一、什么是MEMS技术1、MEMS的定义2、MEMS研究的历史3、MEMS技术的研究现状二、MEMS技术的主要工艺与流程1、体加工工艺2、硅表面微机械加工技术3、结合技术4、逐次加工三、LIGA技术、准LIGA技术、SLIGA技术1、LIGA技术是微细加工的一种新方法，它的典型工艺流程如上图所示。

2、与传统微细加工方法比，用LIGA技术进行超微细加工有如下特点：3、LIGA技术的应用与发展4、准LIGA技术5、多层光刻胶工艺在准LIGA工艺中的应用6、SLIGA技术四、MEMS技术的最新应用介绍五、参考文献六、课程心得〇、引言《微机电原理及制造工艺I》是一门自学课程，我们在王跃宗老师的指导下，以李德胜老师的书为主要参考，结合互联网和图书馆的资料，实践了自主学习一门课的过程。

本文是对一学期来所学内容的总结和报告。

由于我在课程中主讲LIGA技术一节，所以在报告中该部分内容将单列一章，以作详述。

一、什么是MEMS技术1、MEMS的概念MEMS即Micro-Electro-Mechanical System，它是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究、设计、制造、具有特定功能的微型装置，包括微结构器件、微传感器、微执行器和微系统等。

一般认为，微电子机械系统通常指的是特征尺度大于1μm小于1nm，结合了电子和机械部件并用IC集成工艺加工的装置。

微机电系统是多种学科交叉融合具有战略意义的前沿高技术，是未来的主导产业之一。

MEMS技术自八十年代末开始受到世界各国的广泛重视，主要技术途径有三种，一是以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术；二是以德国为代表发展起来的利用X射线深度光刻、微电铸、微铸塑的LIGA( Lithograph galvanfomung und abformug)技术，；三是以日本为代表发展的精密加工技术，如微细电火花EDM、超声波加工。

硅微MEMS加工工艺_图文

EPW腐蚀条件
• 腐蚀温度：115℃左右 • 反应容器在甘油池内加热，加热均匀； • 防止乙二胺挥发，冷凝回流； • 磁装置搅拌，保证腐蚀液均匀； • 在反应时通氮气加以保护。 • 掩膜层：用SiO2，厚度4000埃以上。
腐蚀设备
影响腐蚀质量因素
• 腐蚀液成分
– 新旧腐蚀液 – 试剂重复性
• 温度 • 保护 • 搅拌
– 腐蚀窗口短边存在最小尺寸：
各向异性腐蚀液
• 腐蚀液：
– 无机腐蚀液：KOH, NaOH, LiOH, NH4OH等；
– 有机腐蚀液：EPW、TMAH和联胺等。
• 常用体硅腐蚀液：
– 氢氧化钾(KOH)系列溶液； – EPW(E：乙二胺，P：邻苯二酚，W：水)系
列溶液。
• 乙二胺(NH2(CH2) 2NH2) • 邻苯二酚(C6H4(OH) 2)
牺牲层技术
• 属硅表面加工技术。 • 是加工悬空和活动结构的有效途径。 • 采用此种方法可无组装一次制成具有活
动部件的微机械结构。 • 牺牲层材料
影响牺牲层腐蚀的因素
• 牺牲层厚度 • 腐蚀孔阵列 • 塌陷和粘连及防止方法
– 酒精、液态CO2置换水； – 依靠支撑结构防止塌陷。
典型牺牲层腐蚀工艺
• 流程2（不出现针孔）：
• 热氧化SiO2，LPCVD Si3N4； • 背面光刻，腐蚀Si3N4，不去胶； • 正面光刻，腐蚀Si3N4和SiO2，去胶； • 体硅腐蚀。
凸角腐蚀补偿
• 凸角腐蚀是指在硅岛或硅梁的腐蚀成型过程中，凸角部分被腐蚀掉的现象，体硅各向异性腐蚀时经常出现，这是因为对(100)晶面的硅片体硅腐蚀时，凸角的边缘与[110]方向平行，而腐蚀液对此方向的腐蚀速度较快。若要腐蚀出带凸角的整齐的台面结构，必须采取凸角补偿。

mems工艺技术路线

mems工艺技术路线MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是一种将微电子技术与微机械技术相结合的新型技术，它能够在微米级别上制造出微小尺寸的机械结构。

MEMS技术在传感器、光学、生物医学等领域起着重要作用，因此MEMS技术的研究和发展受到了广泛关注。

MEMS工艺技术路线主要包括六个步骤：定义、制作图形、加工、建立结构、封装和测试。

首先是定义阶段，需要在硅片的表面上制作出所需的图形。

这一步主要依靠光刻技术，通过在硅片表面涂覆光刻胶，然后利用掩膜进行光阻曝光，再进行光刻胶的显影和刻蚀，最终形成所需图形。

这一步骤非常重要，也是MEMS工艺技术的核心。

接下来是制作图形阶段，即利用显影和刻蚀技术将所需图形转化为凹槽或凸起的结构。

这一步骤主要依靠湿法腐蚀和干法腐蚀技术来进行刻蚀，以形成所需的结构。

然后是加工阶段，需要对硅片进行剩余的加工处理。

这一步骤包括掺杂、扩散、沉积等工艺，以获得所需要的电学、磁学和光学特性。

建立结构阶段是通过层叠和结合不同材料形成完整的MEMS器件。

这一步骤需要利用薄膜沉积和刻蚀等工艺，将不同材料的层叠结合成为一体。

封装是将MEMS器件封装到特定的封装中，保护器件并提供良好的电气和机械性能。

这一步骤主要包括背面研磨、切割、粘接等工艺。

最后是测试阶段，对制造好的MEMS器件进行各种测试。

这一步骤主要包括电学测试、机械测试、光学测试等，以确保器件的性能符合设计要求。

总的来说，MEMS工艺技术路线是一个复杂而精细的过程，需要运用各种微加工和微细结构制造技术。

这一技术路线的研究与发展为MEMS技术的进一步应用和推广提供了重要的支持。

同时，MEMS工艺技术路线也需要不断地进行改进和创新，以适应不断发展的科技需求。

MEMS的制造技术

4.1. 体微加工
硅的体微加工技术包含硅的湿法和干法技术，硅刻蚀自终止技术、LIGA技术、以及DEM技术。
4.1.1. 湿法刻蚀技术技术原理：硅表面点作为随机分布的局部区域的阳极与阴极。由于这些局部区域化电解电池的作用，硅表面发生了氧化反应并引起相当大的腐蚀电流，一般超过100A/cm2。硅表面的缺陷、腐蚀液的温度、腐蚀液所含的杂质、腐蚀时扰动方式以及硅腐蚀液界面的吸附过程等因素对刻蚀速度以及刻蚀结构的质量都有很大的影响。
图4.2表面取向对腐蚀速率的影响与温度的关系
图4.3 腐蚀速率与温度的关系（高HF区，无稀释）自下而上每族曲线对应的配比为：95%HF+5% HNO3， 90%HF+10% HNO3，85%HF+1F+20% HNO3+15%H2O， 20%HF+60% HNH3+20%H2O
硝酸硅发生氧化反应生成二氧化硅，然后由HF将二氧化硅溶解 Si+HNO3+HF=H2SiF6+HNO2+H2O+H2
水和乙酸（CH3COOH）通常作为稀释剂，在HNO3 溶液中，HNO3几乎全部电离，因此H+浓度较高，而CH3COOH是弱酸，电离度较小，它的电离反应为
CH3COOH=CH3COO-+H+
图4.5腐蚀速率与成分的关系
下图给出分别用H2O和CH3COOH作为稀释剂的HF+ HNO3，系统腐蚀硅的等腐蚀线（常用的浓酸的重量百分比是49.2%HF和69.5% HNO3）。
H2O和CH3COOH作为稀释剂的功能相似，共同特点：（1）在低HNO3及高HF浓度区（见图4.6的顶角区），等腐蚀曲线平行于等HNO3浓度线，由于该区有过量的HF可溶解反应产物SiO2，所以腐蚀速率受HNO3的浓度所控制。（2）在低HF高HNO3区（见图4.6的右下角），等腐蚀线平行于HF浓度线。（3）当HF HNO3=1 1，稀释液浓度百分比小于 10%时，随稀释液的增加对腐蚀速率影响较大草原稀释液从10% 30%，腐蚀速率随秋耕释液的增加呈减小；稀释液大于30%后，稀释的微小变化会引起腐蚀速率的很大变化。

MEMS器件的制作方法

MEMS器件的制作方法随着微纳米技术的发展，MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微电子机械系统）器件在各个领域中的应用不断扩大。

MEMS器件制作需要高精度加工工艺，下面将从制作流程、工艺步骤、设备及材料四个方面进行介绍。

制作流程MEMS器件的制作流程通常包括以下几个步骤：1.模板制作2.氧化硅层生长3.光刻制图4.反应离子刻蚀（RIE）5.辅助附加层制备6.模板蚀除7.处理后的器件释放根据具体的器件结构和加工要求，以上步骤可能会有所不同。

下面将对每个步骤进行详细介绍。

工艺步骤1. 模板制作制作MEMS器件首先需要制作出模板。

通常使用的材料有硅、石英和玻璃等。

其中，硅晶片是较为常见的一种选择。

制作模板的流程如下：1.取一块纯度高的硅晶片。

2.用光刻技术在硅晶片表面制作出相应的图形。

3.在图形覆盖的区域进行氧化处理，得到具有一定结构的氧化硅层。

4.利用反应离子刻蚀技术将不需要的氧化硅层刻蚀掉，得到带有结构的硅晶片。

2. 氧化硅层生长在模板制作完成后，需要进行氧化硅层的生长，其主要作用是保护下一步光刻过程中的细节部分和进行反应离子刻蚀时的保护作用。

实际操作中，利用化学气相沉积（CVD）或者热蒸发等技术在硅晶片表面均匀生长一层0.5–3厚度的氧化硅层。

3. 光刻制图在氧化硅层生长之后，通过光刻技术在氧化硅层上重复制图，以制备出所需的器件应用结构。

通常，光刻技术主要分为以下几个步骤：1.在硅晶片上涂覆光刻胶2.照射光刻胶3.清洗和蚀刻光刻胶4.对氧化硅层进行刻蚀4. 反应离子刻蚀在光刻制图之后，需要将氧化硅层刻蚀掉，从而形成MEMS器件的结构。

这一步骤采用反应离子刻蚀法，具体分为以下三个步骤：1.将硅晶片放置到反应离子刻蚀系统的刻蚀室内2.制备出刻蚀气体3.离子反应刻蚀5. 辅助附加层制备在刻蚀完氧化硅层之后，需要在MEMS器件上添加一层薄的金属，用于保护结构并增强其机械强度。

MEMS加工工艺及表面加工

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硅各向异性湿法腐蚀的缺点 • 图形受晶向限制 • 深宽比较差, 结构不能太小 • 倾斜侧壁 • 难以获得高精度的细线条。
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干腐蚀
气体中利用反应性气体或离子流进行的腐蚀称为干腐蚀。干腐蚀刻蚀既可以刻蚀多种金属，也可以刻蚀许多非金属材料；既可以各向同性腐蚀，也可以各向异性刻蚀，是集成电路工艺或MEMS常用工艺。
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1
MEMS加工工艺
MEMS加工工艺分类
2
部件及子系统制造工艺
半导体工艺、集成光学工艺、厚薄膜工艺、微机械加工工艺等
封装工艺
硅加工技术、激光加工技术、粘接、共熔接合、玻璃封装、静电键合、压焊、倒装焊、带式自动焊、多芯片组件工艺
3
MEMS加工技术的种类
大机械制造小机械，小机械制造微机械
日本为代表，与集成电路技术几乎无法兼容
LIGA工艺
Lithograpie(光刻)、Galvanoformung(电铸) Abformung(塑铸) 德国为代表，利用同步辐射X射线光刻技术，通过电铸成型和塑
铸形成高深宽比微结构的方法。设备昂贵，需特制的X射线掩模版，加工周期长，与集成电路兼容性差
• 优点：与常规IC工艺兼容性好; 器件可做得很小
• 缺点：这种技术本身属于二维平面工艺，它限制了设计的灵活性。
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关键技术
牺牲层技术薄膜应力控制技术防粘连技术
硅腐蚀速率与晶体取向的关系
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与{100}、{110}相比，{111}面有慢的腐蚀速率，所以经过一段时间腐蚀后，所腐蚀的孔腔边界就是{111}面
各向异性腐蚀剂腐蚀出微结构的特点 29

MEMS工艺体硅微加工工艺

MEMS工艺体硅微加工工艺1. 简介MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems），即微电子机械系统，是一种集成了电子、机械和光学等技术的微型设备。

MEMS工艺体硅微加工工艺是MEMS制造中最常用的一种工艺。

本文将介绍MEMS工艺体硅微加工的基本原理、工序以及常见的应用领域。

2. 工艺原理MEMS工艺体硅微加工工艺以单晶硅片作为主要材料，通过一系列的加工工序，制造出具有复杂结构和微尺寸的器件。

其工艺原理主要包括以下几个方面：2.1 单晶硅片制备单晶硅片是MEMS工艺体硅微加工的基础材料。

通过化学气相沉积（CVD）或磁控溅射等方法，在硅熔体中生长出单晶硅片。

然后，通过切割和抛光等工艺，将单晶硅片制备成规定尺寸和厚度的硅衬底。

2.2 光刻工艺光刻工艺是MEMS工艺体硅微加工中的重要步骤。

首先，将光刻胶覆盖在硅片表面。

然后，使用掩膜板，通过紫外光照射，使光刻胶发生化学反应，形成图案。

接着，将硅片浸泡在显影液中，去除未曝光的光刻胶。

最后，通过加热或暴露于紫外光下，固化已经显影的光刻胶。

2.3 甜蜜刻蚀甜蜜刻蚀是MEMS工艺体硅微加工中的关键步骤。

将制备好的硅片放置在刻蚀室中，通过控制刻蚀气体的流量、温度和压力等参数，使硅片表面发生化学刻蚀。

根据刻蚀深度和刻蚀特性的要求，可以选择不同的刻蚀方法，如湿法刻蚀、干法刻蚀等。

2.4 互连与封装互连与封装是MEMS工艺体硅微加工的最后环节。

通过金属薄膜沉积、光刻和腐蚀等工艺，将金属导线、引线等结构制作在硅片上，并与芯片上的电极进行连接。

同时，为了保护MEMS器件免受机械损伤和环境腐蚀，常常需要对其进行封装，通常采用薄膜封装或微结构封装等方法。

3. 工序流程MEMS工艺体硅微加工的工序流程会因具体的器件设计和制造要求而有所差异。

下面是一个典型的MEMS工艺体硅微加工的工序流程：1.单晶硅制备：通过CVD或磁控溅射等方法，制备出单晶硅片。

MEMS加工工艺

MEMS技术的加工工艺微机械加工工艺分为硅基加工和非硅基加工。

下面主要介绍体加工工艺、硅表面微机械加工技术、结合加工、逐次加工、另外单独一章介绍LIGA技术。

下图是微机械加工工艺的流程落图。

（一）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。

（1）干法腐蚀是气体利用反应性气体或离子流进行的腐蚀。

干法腐蚀可以腐蚀多种金属，也可以刻蚀许多非金属材料；既可以各向同性刻蚀，又可以各向异性刻蚀，是集成电路工艺或MEMS工艺常用设备。

按刻蚀原理分，可分为等离子体刻蚀（PE：Plasma Etching）、反应离子刻蚀（RIE：Reaction Ion Etching）和电感耦合等离子体刻蚀（ICP：Induction Couple Plasma Etching）。

在等离子气体中，可是实现各向同性的等离子腐蚀。

通过离子流腐蚀，可以实现方向性腐蚀。

（2）湿法腐蚀是将与腐蚀的硅片置入具有确定化学成分和固定温度的腐蚀液体里进行的腐蚀。

硅的各向同性腐蚀是在硅的各个腐蚀方向上的腐蚀速度相等。

比如化学抛光等等。

常用的腐蚀液是HF-HNO3腐蚀系统，一般在HF和HNO3中加H2O或者CH3COOH。

与H2O相比，CH3COOH可以在更广泛的范围内稀释而保持HNO3的氧化能力，因此腐蚀液的氧化能力在使用期内相当稳定。

硅的各向异性腐蚀，是指对硅的不同晶面具有不同的腐蚀速率。

比如， {100}/{111}面的腐蚀速率比为100：1。

基于这种腐蚀特性，可在硅衬底上加工出各种各样的微结构。

各向异性腐蚀剂一般分为两类，一类是有机腐蚀剂，包括EPW（乙二胺，邻苯二酸和水）和联胺等。

另一类是无机腐蚀剂，包括碱性腐蚀液，如：KOH，NaOH，LiOH，CsOH和NH4OH等。

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。

硅微加工工艺

• （3）腐蚀所选的化学试剂，应能优先腐蚀牺牲层材料而不是结构层材料，必须有适当的黏度和表面张力，以便充分地除去牺牲层而不产生残留。
• （4）表面加工工艺还应注意与集成电路工艺的兼容性，以保证微机械结构的控制、信号输入和输出等。
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2、硅的体微加工技术
• 硅微细加工（Silicon Micromachining）主要是指以硅材料为基础制作各种微机械零部件的加工技术。总体上分为体加工和面加工两大类。
• 体加工主要指各种硅刻蚀（腐蚀）技术，而面加工则指各种薄膜制备技术。
4
2.1硅的体微加工技术
• 硅的体微加工（Bulk Micromachining）技术是指利用刻蚀（Etching）等工艺对块硅进行准三维结构的微加工，即去除部分基体或衬底材料，以形成所需要的硅微结构。
• 表面微加工主要使用的薄膜沉积技术：蒸镀、溅射、化学气相沉积等。
• 典型的表面微加工方法是牺牲层技术。
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牺牲层技术
• 牺牲层技术就是在微结构层中嵌入一层牺牲材料，在后续工序中有选择地将这一层材料（牺牲层）腐蚀掉（也称为释放）而不影响结构的本身。
• 目的：使结构薄膜与衬底材料分离，得到各种所需的可变形或可动的表面微结构。
硅微细加工工艺
硅微细加工工艺
1、硅 2、硅的体微加工技术 3、硅的表面微加工技术
2
1、硅
单晶硅是MEMS和微系统采用最广泛的材料。
•单晶硅的特点： a.良好的传感性能，如光电效应、压阻效应、霍尔效
应等； b.单晶硅的杨氏模量、硬度和抗拉强度与不锈钢非常
接近，但其质量密度与铝相仿； c.非常脆，不能产生塑性变形； d.热膨胀系数小，熔点较高； e.硅材料是各向异性的。

MEMS工艺(4体硅微加工技术).讲义

1.KOH system
溶剂：水，也有用异丙醇(IPA) 溶液：20% - 50% KOH 温度： 60 – 80º C 速率：~1um/分钟特点：镜面，易于控制，兼容性差
Si H 2O 2KOH K 2 SiOቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2H
2
2.EDP system
EPW [NH2(CH2)2NH2乙二胺，C6H4(OH2)2 (邻苯二酚)，H2O] 特点：蒸气有毒，时效较差， P+选择性好
MEMS工艺—— 硅微加工工艺（腐蚀）
梁庭
3920330(o) Liangting@
内容
腐蚀工艺简介湿法腐蚀干法刻蚀其他类似加工工艺
腐蚀工艺简介
腐蚀是指一种材料在它所处的环境中由于另一种材料的作用而造成的缓慢的损害的现象。然而在不同的科学领域对腐蚀这一概念则有完全不同的理解方式。在微加工工艺中，腐蚀工艺是用来“可控性”的“去除” 材料的工艺。
3、N2H4 （联氨、无水肼）
为有机、无色的水溶液，具有很强的毒性及挥发性，在50oC以上就会挥发，故操作时需在良好装置下及密闭容器中进行。其优点包括相容于IC制程，对于氧化硅(SiO)及氮化硅(SiN)等介电材料蚀刻率低，Ti、Al、Cr、Au 及Pt等金属也无明显蚀刻反应，Ti和Al是目前最常用的金属材料，蚀刻时不需有其它的保护层，降低了制程的复杂性。
腐蚀工艺简介——腐蚀工艺重要性
大部分的微加工工艺基于“Top-Down”的加工思想。 “Top-Down”加工思想：通过去掉多余材料的方法，实现结构的加工。（雕刻——泥人）作为实现“去除”步骤的腐蚀工艺是形成特定平面及三维结构过程中，最为关键的一步。

完整版MEMS加工技术及其工艺设备

MEM加工技术及其工艺设备童志义MEMS是微电子技术与机械，光学领域结合而产生的，是20世纪90年代初兴起的新技术，是微电子技术应用的又一次革命性实验。

MEMS很有希望在许多工业领域，包括信息和通讯技术，汽车，测量工具，生物医学，电子等方面成为关键器件，把在Si衬底上的MEMS与IC集成在一起，还可以产生许多新的功能。

但是制造MEMS的加工技术主要有三种，第一种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工，形成硅基MEMS器件；第二种是以日本为代表的利用传统机械加工手段，即利用大机器制造出小机器，再利用小机器制造出微机器的方法；第三种是以德国为代表的LIGA （德文Lithograpie—光刻，Galvanoformung —电铸的A bformung-塑铸三个词的缩写）技术，它是利用X射线光刻技术，通过电铸成型和铸塑形成深层微结构的方法。

其中硅加工技术与传统的IC工艺兼容，可以实现微机械和微电子的系统集成，而且该方法适合于批量生产，已经成为目前MEMS的主流技术。

随着电子，机械产品微小化的发展趋势，未来10年，微机械Mier omachine 与微机电MEMS产业将逐渐取代半导体产业成为主流产业，为此，日本，美国一些著名企业均开始加强其MEMS组件/模块制造能力。

当前，微机械与MEMS产业已被日本政府列入未来10年保持日本竞争力的产业，虽然目前MEMS组件/模块市场主要集中在一些特殊应用领域，但未来的5〜10年内，MEMS组件/模块市场规模将扩大到目前的3倍，ME MS相关系统市场将增长10倍（见表1），因此，掌握组件/模块技术将有利于未来在MEMS市场取得主动权。

微系统的增长包括微电子机械和最近对半导体产业设备和工艺开发具有重大影响的纳米技术。

光学式电子束直写光刻与湿法蚀刻硅工艺的结合，促进了早期的MEMS技术的发展。

最近，随着感应耦合等离子体刻蚀系统在深度垂直侧壁结构的应用使MEMS在单晶硅的开发成为可能。

mems工艺流程

mems工艺流程MEMS（Micro-electro-mechanical Systems）是微电子机械系统的缩写，是由微型器件、电子、机械和流体动力学等领域组成的尖端技术。

MEMS工艺流程是制造MEMS器件的流程，下面将介绍一种常见的MEMS工艺流程。

首先，MEMS器件的制造通常是在硅衬底上进行的。

硅衬底可以通过切割、抛光等工艺得到合适的尺寸，并清洗干净以去除尘埃和杂质。

接下来，进行光刻工艺。

光刻工艺是一种先在衬底上涂敷光刻胶，然后使用光刻机进行曝光暴光的过程。

曝光光刻胶后，使用显影液将未曝光的光刻胶去除，得到所需图形的光刻胶层。

然后，进行刻蚀工艺。

刻蚀工艺是利用化学物质或物理方法去除光刻胶以外的材料。

刻蚀可以选择湿刻蚀或干刻蚀。

湿刻蚀是将衬底浸泡在特定的液体中，使光刻胶层以外的材料溶解。

干刻蚀是利用高能离子或化学气体等方法将衬底上光刻胶层以外的材料去除。

接着，进行沉积工艺。

沉积工艺是将一层薄膜沉积到刻蚀完的表面上。

通常使用物理气相沉积（PECVD）或磁控溅射等方法。

沉积的薄膜可以是金属、氮化物、二氧化硅等材料，用于增强或改变器件的电子或机械性能。

然后，进行结构释放工艺。

结构释放是将MEMS器件从衬底上释放出来，使其能够自由运动。

常用的结构释放方法有湿法腐蚀、干法刻蚀和玻璃剥离等。

在结构释放之前，通常要保留一些连接点，以便实现与外界的电子或机械连接。

最后，进行封装工艺。

封装是利用封装材料将MEMS器件封装起来，以保护其免受外部环境的影响，并提供与外部电路的连接。

常见的封装方法有粘接、熔融分子键合、蒸镀等。

封装后，通常还需要进行测试和质量控制，以确保器件的性能和可靠性。

以上就是一种常见的MEMS工艺流程。

当然，不同的MEMS 器件可能会有所差异，也会有其特定的工艺流程。

MEMS技术在无线通信、生物医学、汽车电子等领域有着广泛的应用，其制造工艺的精密性和复杂性要求高，是当今科技领域的热点研究方向之一。

MEMS工艺(5表面硅加工技术)

表面微加工
表面微加工技术主要靠在基底上逐层添加材料而构造微结构
表面微加工器件是由三种典型的部件组成：⑴牺牲层；⑵微结构层； ⑶绝缘层部分
基本概念
在微机械加工中，通常将两层薄膜中的下面一层腐蚀掉，只保留上面的一层，这种技术称为牺牲层腐蚀，又称为分离层腐蚀。利用牺牲层腐蚀技术直接在衬底表面制作微机械元件结构的技术被称为“硅表面微机械加工技术”。
不同淀积方法生成的二氧化硅性质表
。）
PECVD 200℃ SiO1。9（H）可变(Adams 说不一致) 失氢 2．3 1．47 300（压）到300 （拉） 3到6
淀积类型典型温度成分台阶覆盖率热稳定性密度(g/cm3) 折射率应力（Mpa）电介质强度 (106V/cm或 102V/μm) 腐蚀速率 (nm/min)(H2O: HF=100:1)
多晶硅材料的主要特点（2）多晶硅薄膜对生长衬底的选择不苛刻。衬底只要有一定的硬度、平整度及能耐受住生长工艺温度即可。（3）可以通过对生长条件及后工艺的控制来调整多晶硅薄膜的电阻率，使它成为绝缘体、导体或半导体，从而适应不同器件或器件不同部分的需要。
多晶硅材料的主要特点
（4）多晶硅薄膜作为半导体材料可以像单晶硅那样通过生长、扩散或离子注入进行掺杂，形成N型或 P型半导体，制成p-n结；可以采用硅平面工艺进行氧化、光刻、腐蚀等加工。
二氧化硅当然是硅加工实验室中最常用的介质。它可以自身生长，也可以淀积，有无掺杂剂都行，既使掺杂后仍然绝缘。
热生长型SiO2常用作MOS门绝缘层。如果淀积的SiO2 中掺入磷，那就叫做磷硅玻璃、“P玻璃”或PSG，它常用作最终钝化层；
如果掺入硼，那就叫做硼硅玻璃或BSG；如果在玻璃中掺入磷和硼的混合物，则常称为 BPSG或低温氧化物（LTO），它具有良好的低温回流特性，可使高深宽比表面结构 “光洁化”或平面化。在IC工艺中，SiO2是一种多用途的基本材料，它通过热氧化生长和为满足不同要求采用不同工艺淀积获得。

MEMS工艺讲义

MEMS工艺讲义MEMS技术是一种利用微纳米加工技术制造微型机械系统的技术。

这种技术在生产过程中，将先进的微电子技术、微加工工艺和制造技术相结合，以实现对微型机械系统的制造。

它广泛应用于人类生活的各个领域，例如医疗检测、计算机、通信、生物医疗、环境检测等领域。

本文将介绍MEMS的工艺过程。

MEMS制造技术主要分为三个步骤，分别是芯片制造、表面加工和封装。

具体而言，在芯片制造部分，主要是利用微电子加工技术来制造硅晶片等材料的基片。

在这个过程中，反复进行投影光刻、氧化和刻蚀等步骤，将微细的结构形状逐渐雕刻出来。

这个过程中，需要使用到物理和化学的反应过程，对芯片表面进行微细加工。

其中，最重要的是投影光刻技术，这个技术是利用光去逐渐剥离出细小的结构。

在表面加工环节，MEMS的制造遵循一样的制造工艺，通常涉及到湿法腐蚀、干法腐蚀、染色、表面处理等技术。

这些加工可以进行到其中一个芯片的特定区域，并且有助于减小MEMS芯片的波纹度、便于微小结构的制造。

在封装过程中，最关键的是将制作好的微型器件较好地保护，以避免受到因未知环境产生的磨损或噪音等影响。

通常，MEMS器件剩余的背景片需被凿短至可被封装，然后门径将封装、存储、供能电池以及不同模块重新组合在一起，以完成整体器件。

总之，MEMS工艺流程是一个技术密集型、高度精细的过程，在整个制造过程中，无论是在芯片制造还是表面加工和封装过程中，都需要严格按照规定的加工流程和标准去完成各个环节。

只有这样才能保证制作出的微型器件的质量和性能完全符合设计要求，一方面，增强了远距离控制机器、电子设备和各种通信设备的功能性能，同时又可显着地减少采集数据时的时间和成本。

mems 工艺follow

mems 工艺follow一、MEMS技术简介微机电系统（MEMS，Micro Electro Mechanical System）是一种集微电子和微机械于一体的先进技术。

它利用微纳米制造技术，将电子、机械、光学等元件集成在微型结构中，实现各种功能。

MEMS技术在信息技术、生物医学、航空航天等领域具有广泛应用前景。

二、MEMS工艺流程概述MEMS工艺流程主要包括以下几个阶段：1.薄膜制备：通过溅射、化学气相沉积（CVD）等方法在硅基底上生长薄膜。

2.光刻：利用光刻技术在薄膜上形成微米级结构。

3.刻蚀：采用湿法或干法刻蚀技术，将不需要的薄膜部分去除，形成三维微结构。

4.填充：在微结构中填充导电、绝缘或磁性材料，以实现特定功能。

5.封装：对MEMS器件进行封装，以保护微结构并提高可靠性。

6.测试与分析：对成品进行性能测试和结构分析。

三、各阶段工艺详解1.薄膜制备：常用的方法有溅射、化学气相沉积（CVD）等。

薄膜材料包括硅、氮化硅、氧化硅等。

2.光刻：采用光刻胶覆盖薄膜，然后通过紫外光曝光、显影和洗涤等步骤，在薄膜上形成微米级结构。

3.刻蚀：根据光刻胶的性质，采用湿法或干法刻蚀技术，将不需要的薄膜部分去除，形成三维微结构。

4.填充：根据器件需求，在微结构中填充导电、绝缘或磁性材料。

如金属导线、电介质层、磁性材料等。

5.封装：采用塑料、陶瓷等材料对MEMS器件进行封装，保护微结构并提高可靠性。

6.测试与分析：通过各种测试方法和仪器，对成品进行性能测试和结构分析，如电学、力学、光学性能等。

四、应用领域及前景MEMS技术在众多领域具有广泛应用，如通信、消费电子、生物医学、汽车电子、航空航天等。

随着技术的不断发展，MEMS器件在智能手机、物联网、智能家居等市场的需求将持续增长，预计未来市场规模将达到百亿美元。

五、我国MEMS产业现状与挑战我国MEMS产业发展迅速，但仍存在以下挑战：1.产业链不完整：相较于国际先进水平，我国在MEMS设计、制造、封装、测试等环节存在一定差距。

MEMS工艺体硅微加工工艺课件

➢ 利用薄膜自停止腐蚀必须考虑刻蚀选择性，以及薄膜应力问题，因为应力太大将使薄膜发生破裂。
2 、重掺杂自停止腐蚀技术
➢KOH对硅的腐蚀在掺杂浓度超过阈值浓 N0(约为5×1019CM-3)时，腐蚀速率很小，轻掺杂与重掺杂硅的腐蚀速率之比高达数百倍，可以认为KOH溶液对重掺杂硅基本上不腐蚀。
➢特点：蒸气有毒，时效较差， P+选择性好
EDP腐蚀条件
➢腐蚀温度：115℃左右 ➢反应容器在甘油池内加热，加热均匀； ➢防止乙二胺挥发，冷凝回流； ➢磁装置搅拌，保证腐蚀液均匀； ➢在反应时通氮气加以保护。 ➢掩膜层：用SiO2，厚度4000埃以上。
3、N2H4 （联氨、无水肼）
➢ 为有机、无色的水溶液，具有很强的毒性及挥发性，在50oC以上就会挥发，故操作时需在良好装置下及密闭容器中进行。
红光LED 蓝光LED 蓝宝石衬底
➢硅腐蚀方法：干法和湿法 ➢腐蚀方向选择性：各向同性和各向异性 ➢腐蚀材料选择性：选择性刻蚀或非选择性
刻蚀
➢选择方法：晶向和掩模
➢多种腐蚀技术的应用：体硅工艺（三维技术），表面硅工艺（准三维技术）
湿法腐蚀
➢湿法腐蚀——“湿”式腐蚀方法，基于溶液状态的腐蚀剂。
KOH的刻蚀机理
2.EDP system
➢ Ethylenedamine 为有机淡黄色溶液，加入 pyrocatechol后颜色会变成暗褐色，随着反应的进行，颜色会加深，故不易观察蚀刻表面的反应过程，蚀刻速率也会改变，这是因为蚀刻液接触到空气中的氧氧化所引起，此一氧化过程会使得化合物 pyrazine (C4H4N2)增加而改变其蚀刻速率；
➢具有分辨率高、各向异性腐蚀能力强、腐蚀的选择比大、能进行自动化操作等