MEMS加工工艺
mems 工艺流程
mems 工艺流程MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微电子机械系统）是集成电路技术与微机械技术相结合的一种新型技术，能够将微小的机电结构、传感器、执行器和电路等集于一体，成为一种具有微小尺寸、高度集成度和多功能性的系统。
MEMS技术的广泛应用使得 MEMS 工艺流程愈发重要，下面我们将详细介绍 MEMS 工艺流程。
MEMS工艺流程主要分为六个阶段：晶圆准备、芯片前端加工、芯片背面加工、封装与封装测试、器件测试和后封测试。
第一阶段是晶圆准备阶段。
晶圆通常用硅（Si）材料，首先要清洗晶圆，去除表面的污垢，然后用化学气相沉积（CVD）方法在晶圆上生长一层二氧化硅（SiO2），形成绝缘层。
随后，还需要完成一系列的光刻步骤，即利用光刻胶和光掩模将图案转移到晶圆上，以形成预期的结构和形状。
第二阶段是芯片前端加工阶段。
这个阶段主要涉及到利用湿法和干法的化学刻蚀方法来去除不需要的材料，并在晶圆上的金属层中创造出微小的结构和连接线。
此外，还可以利用离子注入和扩散工艺来调整电阻、电导率或阈值电压等特性。
第三阶段是芯片背面加工阶段。
这个阶段主要涉及到将晶圆从背面进行背面研磨和化学机械抛光，以使芯片变得更加薄，并且可以通过背面晶圆连接器连接到其他系统。
第四阶段是封装与封装测试阶段。
此阶段的主要任务是将制造好的 MEMS 芯片进行封装，以保护并提供使其正常运行所需的外部连接。
封装的方法包括胶封、承载式封装和芯片柔性封装。
随后，对封装后的芯片进行测试以确认其性能和质量。
第五阶段是器件测试阶段。
在这个阶段，将芯片插入到测试设备中，对其进行各种电学、力学或物理特性的测试。
测试可以包括压力测试、温度测试、震动测试等，以验证 MEMS 芯片的性能和可靠性。
最后一个阶段是后封测试阶段。
在这个阶段，将经过器件测试的芯片进行再次封装，以保护芯片不受外界环境的影响，并进行最后的测试以确保其正常运行。
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。
mems制造工艺及技术
MEMS制造工艺及技术的深度解析一、引言微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS）是一种将微型机械结构与电子元件集成在同一芯片上的技术。
由于其体积小、功耗低、性能高等特点，MEMS技术已被广泛应用于各种领域，如汽车、医疗、消费电子、通信等。
本文将详细介绍MEMS的制造工艺及技术，以帮助读者更深入地了解这一领域。
二、MEMS制造工艺1. 硅片准备MEMS制造通常开始于一片硅片。
根据所需的设备特性，可以选择不同晶向、电阻率和厚度的硅片。
硅片的质量对最终设备的性能有着至关重要的影响。
2. 沉积沉积是制造MEMS设备的一个关键步骤。
它涉及到在硅片上添加各种材料，如多晶硅、氮化硅、氧化铝等。
这些材料可以用于形成机械结构、电路元件或牺牲层。
沉积方法有多种，包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）和电镀等。
3. 光刻光刻是一种利用光敏材料和模板来转移图案到硅片上的技术。
通过光刻，我们可以在硅片上形成复杂的机械结构和电路图案。
光刻的精度和分辨率对最终设备的性能有着重要影响。
4. 刻蚀刻蚀是一种通过化学或物理方法来去除硅片上未被光刻胶保护的部分的技术。
它可以用来形成机械结构、电路元件或通孔。
刻蚀方法有湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
湿法刻蚀使用化学溶液来去除材料，而干法刻蚀则使用等离子体或反应离子刻蚀（RIE）来去除材料。
5. 键合与封装键合是将两个或多个硅片通过化学键连接在一起的过程。
它可以用于制造多层MEMS设备或将MEMS设备与电路芯片集成在一起。
封装是将MEMS设备封装在一个保护壳内以防止环境对其造成损害的过程。
封装材料可以是陶瓷、塑料或金属。
三、MEMS制造技术挑战与发展趋势1. 尺寸效应与可靠性问题随着MEMS设备的尺寸不断减小，尺寸效应和可靠性问题日益突出。
例如，微小的机械结构可能因热膨胀系数不匹配或残余应力而导致失效。
为了解决这些问题，研究人员正在开发新型材料和制造工艺以提高MEMS设备的可靠性。
mems硬掩模加工工艺 -回复
mems硬掩模加工工艺-回复mems硬掩模加工工艺是一种应用于微电子器件制造的先进技术，该工艺能够实现微小尺寸、高精度和高集成度的器件制造。
本文将详细介绍mems硬掩模加工工艺的步骤和相关原理。
第一步，准备工作。
mems硬掩模加工工艺的准备工作主要包括材料选择、模板制备和工艺流程设计。
材料选择是指选择适合mems硬掩模加工工艺的材料，一般采用具有良好耐蚀性和高分辨率的光刻胶。
模板制备是指制作mems硬掩模的过程，通常使用电子束曝光或激光直写技术对硅片进行图案化处理。
工艺流程设计是指确定mems器件加工的各个步骤和工艺参数，包括光刻、刻蚀和清洗等。
第二步，光刻工艺。
光刻工艺是mems硬掩模加工工艺的关键步骤之一，它是利用光敏胶来形成掩模图案的过程。
首先，在硅片表面涂覆一层光刻胶，然后通过选择合适的曝光条件，将光刻胶的特定区域暴露于紫外光。
曝光后，再进行显影，使得曝光过的区域被显影剂去除，形成掩模图案。
第三步，刻蚀工艺。
刻蚀工艺用于将光刻胶暴露区域的材料去除，形成所需的器件结构。
刻蚀工艺的方式有湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
湿法刻蚀是指将硅片置于化学腐蚀液中，通过溶解胶膜下方的硅材料来实现刻蚀。
干法刻蚀则是利用等离子体或者原子束的物理作用来刻蚀硅材料。
刻蚀结束后，再次使用显影剂去除光刻胶残留物，得到所需的器件结构。
第四步，清洗工艺。
清洗工艺用于去除光刻胶和刻蚀过程中产生的残留物，确保器件表面光洁无杂质。
清洗工艺包括溶剂清洗和离子清洗两个阶段。
溶剂清洗主要利用有机溶剂将光刻胶溶解和去除，而离子清洗则是利用离子束的物理作用来清洗器件表面，并去除附着在器件表面的残留物。
mems硬掩模加工工艺是一种相对复杂的微电子器件制造技术，需要精确的设备和严格的工艺控制。
通过以上步骤，可以实现对mems器件的精细加工和控制，从而达到高精度和高集成度的要求。
与传统工艺相比，mems 硬掩模加工工艺具有工艺参数灵活、加工复杂结构能力强等优势，因此被广泛应用于各个领域，如传感器、微机电系统等。
mems微镜制造工艺
mems微镜制造工艺
MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微电子机械系统)是
指一类非常小的微机械系统，其中整合了微型机械组件、传感器、执
行器以及控制电子元件，一些MEMS系统的尺寸甚至比丝线还要小。
而MEMS微镜则是一种高精度的纳米级仿生微机械产品，运用在工业制造、生物医学、光学显示等多个领域，现在，我们来了解一下MEMS微镜的
制造工艺。
1.芯片加工：MEMS的主体部分是芯片，由于MEMS设备多为半导
体材料制成，因此需要使用光刻法进行制造。
首先需要准备一块晶圆，在分层光刻机上进行曝光和光刻，最终得到芯片的图案。
2.沉积：经过光刻后，需要进行沉积工艺，利用气相沉积技术将
金属、氧化物等物质沉积到芯片表面，从而实现了器件的制造。
3.干法刻蚀：利用干法刻蚀技术将不需要的金属膜除去，得到MEMS芯片的设计结构。
4.腐蚀：进行湿法腐蚀的原因是为了实现器件的表面光滑处理。
利用一种酸性液体进行腐蚀，使得芯片表面丝滑光洁，以便于后续的
制造。
5.封装：对芯片进行封装是为了保护器件免于粒子和腐蚀物的侵蚀，并且在器件之间和芯片外界之间形成通道和管路，传输光和电信号。
6.系统集成：最后将MEMS芯片与光学系统或者电子系统集成，
达到 MEMS微镜的功能。
需要强调的是，MEMS微镜的制造过程极其精密，其中的操作最大误差仅为数微米，可以说是“工程师的急救包”，在许多领域的创新
和科学研究方面都起着重要作用，未来的MEMS微镜将会更加精微、灵
活和具有丰富的功能。
mems工艺
mems工艺
MEMS（微机电系统）是指将电子元器件和微机电技术结合起来，集成在一起的微型智能系统。
它是现代科技的重要组成部分，具有广泛的应用范围，如加速度计、压力传感器、惯性导航系统等领域。
其中MEMS工艺是制作微小器件的核心技术之一，下面就来介绍一下MEMS工艺。
1. 典型的MEMS工艺流程包括：制备、图案形成、光刻、腐蚀、衬底退火、封装等步骤。
其中，制备是预处理步骤，主要包括清洗和活化处理。
2. MEMS工艺中的图案形成是关键步骤，它通过制造掩模，将期望形状的板层沉积在硅衬底上，并表现出所需功能。
通常采用的方法有电子束光刻和光刻。
其中光刻是一种投影方法，将掩膜中图案通过紫外线照射投影到硅片上。
3. MEMS工艺中的腐蚀是制造微结构的一种方法。
它通常采用湿法或干法进行，湿法主要是通过氢氟酸溶解，而干法则是利用等离子体腐蚀，使硅片表面产生微细结构。
4. MEMS工艺中衬底退火是为了改善硅片的质量和性能。
它可以消除硅片的残留应力和缺陷，增强硅片的稳定性和可靠性。
5. MEMS工艺中的封装是保护微结构，避免其与环境接触。
它通常包括两种方法：微机械制造的封装和传统的封装。
综上所述，MEMS工艺是一种复杂的工艺流程，需要应用多种技术手段，在制造微小器件时具有重要的应用价值。
而且随着科技的不断进步，MEMS技术在未来将有更广阔的应用前景。
MEMS加工工艺及表面加工
32
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。
33
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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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深槽加工工艺流程
mems深槽加工工艺流程mems（Micro-Electro-Mechanical Systems）深槽加工是一种用于制备微纳加工器件的工艺流程。
本文将详细介绍mems深槽加工的流程，并阐述其重要性和应用领域。
mems深槽加工是一种在硅基底上制备微米级或亚微米级深槽的工艺。
深槽是mems器件中的关键结构，可用于制作微加速度计、微压力传感器、微流体芯片等器件。
深槽加工的目的是为了提供器件所需的结构支撑和通道，以实现其功能。
mems深槽加工的工艺流程主要包括掩膜制备、光刻、腐蚀、清洗等步骤。
首先，需要通过软件设计出mems器件的掩膜图案，然后将该图案转移到掩膜材料上。
接下来，在硅基底上涂覆一层光刻胶，并将掩膜与光刻胶对准，暴光形成光刻图案。
然后，通过化学腐蚀或物理腐蚀的方式，将光刻图案转移到硅基底上。
最后，进行清洗和检验，以确保深槽加工质量。
在mems深槽加工中，掩膜制备是关键步骤之一。
掩膜确定了深槽的形状和位置，直接影响到后续的加工结果。
掩膜制备通常使用光刻技术，通过对光刻胶进行曝光和显影，形成所需的光刻图案。
这需要高精度的光刻设备和优质的光刻胶，以确保掩膜图案的精确性和清晰度。
在mems深槽加工中，腐蚀是制备深槽的关键步骤之一。
腐蚀的方式主要有湿法腐蚀和干法腐蚀两种。
湿法腐蚀是利用酸或碱溶液对硅材料进行腐蚀，通过控制腐蚀液的浓度和腐蚀时间，可以制备出所需的深槽结构。
干法腐蚀则是通过在高温和高真空环境下，利用气相反应对硅材料进行腐蚀。
腐蚀的选择取决于所需的深槽结构和加工精度。
除了制备mems器件的深槽结构，mems深槽加工还需要进行清洗和检验。
清洗可以去除加工过程中产生的污染物和残留物，以确保器件的纯净度和可靠性。
检验则是对加工后的器件进行形貌、尺寸和性能等方面的测试，以确保加工质量符合要求。
mems深槽加工在微纳加工领域具有广泛的应用。
例如，在微加速度计中，深槽可以用于支撑和固定加速度感应结构，提高器件的灵敏度和稳定性。
mems典型工艺流程
mems典型工艺流程MEMS（微机电系统）是一种的技术，将微机电技术与集成电路技术相结合，制造出微小尺寸的机械系统和传感器。
在MEMS的制造过程中，需要经过一系列的工艺流程。
下面将介绍一般MEMS的典型工艺流程。
首先，MEMS的工艺流程通常从硅片的制备开始。
通常采用的是单晶硅片，其表面经过化学洗涤和高温氧化处理，以去除杂质和形成氧化硅层作为基底。
接下来是光刻工艺。
这一步骤通过将光刻胶涂覆在硅片上，然后使用特定的光掩膜进行照射，从而在光刻胶上形成需要的图案。
通过光刻工艺，可以制造出细小的结构和器件形状。
然后是刻蚀工艺。
刻蚀工艺使用化学或物理方法，将不需要的硅片或氧化层材料进行去除。
根据需要，可以采用湿法刻蚀或干法刻蚀。
刻蚀后，可以得到所需的MEMS结构和通道。
接下来是薄膜沉积工艺。
薄膜沉积工艺是将需要的材料沉积到硅片表面，以形成薄膜层。
这种工艺可以用于制造电极、传感器和阻尼材料等。
根据需要，可以采用热氧化、电镀或化学气相沉积等方法进行薄膜沉积。
然后是光刻和刻蚀重复多次的步骤。
这是因为MEMS设备通常需要复杂的结构，需要多次重复进行光刻和刻蚀，以形成所需的形状和结构。
这一步骤可能需要多次光刻胶涂覆、暴露和刻蚀，以实现所需的器件形状和功能。
最后是封装工艺。
封装工艺将制造好的MEMS器件封装到适当的壳体中，保护器件免受外界环境的干扰。
封装工艺可根据具体情况选择不同的方法，例如焊接、粘接或压接等。
总的来说，MEMS的典型工艺流程包括硅片制备、光刻、刻蚀、薄膜沉积、光刻和刻蚀重复多次以及封装。
通过这些工艺步骤，可以制造出各种微小尺寸的MEMS结构和传感器。
MEMS的制造工艺流程非常复杂，需要对微纳米材料和工艺参数进行精确控制和处理。
这些MEMS器件在航天、汽车、医疗和消费电子等领域具有广泛的应用前景。
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。
MEMS工艺(表面硅加工技术)
D、横向腐蚀形成空腔
腐蚀掉SiO2形成空腔，即得到多晶硅桥式可活动 的硅梁
五、影响牺牲层腐蚀 的因素
牺牲层厚度 腐蚀孔阵列
多晶
LT
塌陷和粘连及防止方法
酒精、液态 置换水； 酒精、液态CO2置换水； 依靠支撑结构防止塌陷。 依靠支撑结构防止塌陷。
六、表面微加工特点及关键 技术
表面微加工过程特点：
ASSEMBLY INTO PACKAGE
PACKAGE SEAL
FINAL TEST
采用特殊的检测和划 片工艺保护释放出来的机 械结构封装时暴 Nhomakorabea部分零件
机、电系统 全面测试
三、表面微加工原理 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
MEMS的典型生产流程
膜越厚， 膜越厚，腐蚀 次数越少。 次数越少。
多次循环 成膜
DEPOSITION OF MATERIAL
去除下层材料， 去除下层材料， 释放机械结构
光刻
PATTERN TRANSFER
腐蚀
REMOVAL OF MATERIAL
PROBE TESTING
SECTIONING
INDIVIDUAL DIE
添加——图形——去除 添加：薄膜沉积技术 图形：光刻 去除：腐蚀技术 表面微加工和IC工艺的区别：形成机械结构！ 形成机械结构！ 形成机械结构
参考文献
[1]任小中 现代制作技术 任小中.现代制作技术 武汉： 任小中 现代制作技术[M].武汉：华中科技大学，2009,9. 武汉 华中科技大学， [2]微电机系统（MEMS）原理、设计和分析 微电机系统（ 西安： 微电机系统 ）原理、设计和分析[M].西安：西安 西安 电子科技大学出版社， 电子科技大学出版社，2009,5.
mems制造工艺步骤
mems制造工艺步骤
制造mems的工艺步骤可以分为以下几个阶段：
1. 设计：首先进行mems的设计，包括电路、结构和材料的选择等。
设计需要考虑mems的目标功能以及所需的性能参数。
2. 模拟和仿真：利用计算机模拟和仿真软件对mems设计进行验证和优化，以确保mems可以正常工作并满足设计要求。
3. 掩膜制备：使用光刻技术将mems的设计图案转移到掩膜（photomask）上。
掩膜上的图案将用于制造mems的各个组成部分。
4. 基片制备：选择适当的材料，通常是硅基片，进行清洗和处理，以准备用于mems的制造。
5. 物理沉积或化学沉积：使用物理或化学方法将薄膜材料沉积到基片上。
这主要用于制造mems的结构层，例如电极、传感器和执行器等。
6. 光刻和蚀刻：利用光刻技术将掩膜上的图案转移到薄膜材料上，并使用蚀刻方法将不需要的材料逐步去除，形成mems的器件结构。
7. 清洗和检验：对制造完成的mems进行清洗和检验，以确保其质量和性能符合设计要求。
8. 封装和封密：将mems器件封装在合适的封装材料中，并进
行密封以防止灰尘和水分等进入。
9. 测试和调试：对封装后的mems进行测试和调试，以验证其
性能和功能。
10. 批量制造：一旦mems的设计和制造流程都经过验证并符
合要求，可以进行批量制造，以满足市场需求。
在批量制造中，可以使用先进的自动化设备和技术来提高生产效率和质量控制。
mems主要工艺
mems主要工艺MEMS（微机电系统）主要工艺是一种将微型机械结构与电子元件集成在一起的技术。
它通过制造微米级的机械结构和集成电路，实现了传感器、执行器和微型系统的功能。
MEMS主要工艺包括以下几个方面。
首先是材料选择和加工。
MEMS主要使用的材料有硅、玻璃、陶瓷、金属等。
这些材料具有良好的机械性能和化学稳定性，适合微型加工。
MEMS的加工技术主要包括光刻、薄膜沉积、湿法腐蚀、离子注入等。
这些技术能够实现微米级的结构制造。
其次是微加工技术。
MEMS的制造过程主要是通过微加工技术来实现的。
微加工技术包括光刻、薄膜沉积、湿法腐蚀、离子注入等。
光刻是将光敏材料暴露在紫外线下，通过光影效应形成图案，然后进行腐蚀或沉积等处理。
薄膜沉积是将薄膜材料沉积在基底上，形成所需的结构。
湿法腐蚀是通过溶液对材料进行腐蚀，形成微结构。
离子注入是将离子注入材料中，改变材料的性能。
其次是封装技术。
MEMS器件制造完成后，需要进行封装，以保护器件并提供连接接口。
封装技术主要包括封装材料的选择和封装工艺的设计。
常用的封装材料有环氧树脂、硅胶等。
封装工艺包括封装结构设计、封装材料的选择、封装工艺的优化等。
最后是测试和可靠性验证。
制造完成的MEMS器件需要进行测试和可靠性验证，以确保其正常工作和长期稳定性。
测试主要包括功能测试、性能测试和可靠性测试。
功能测试是检测器件是否能够实现设计的功能。
性能测试是评估器件的性能指标。
可靠性测试是评估器件在长期使用过程中的稳定性和可靠性。
MEMS主要工艺包括材料选择和加工、微加工技术、封装技术以及测试和可靠性验证。
这些工艺的应用使得MEMS能够实现微型化、集成化和高性能化的特点，广泛应用于传感器、执行器和微型系统等领域。
通过不断改进工艺技术，可以进一步提高MEMS器件的性能和可靠性，推动MEMS技术的发展。
MEMS工艺(10加工工艺)
INDIVIDUAL DIE
ASSEMBLY INTO PACKAGE
PACKAGE SEAL
FINAL TEST
采用特殊的检测和划 片工艺保护释放出来的机 械结构
封装时暴露部分零件
机、电系统 全面测试
MEMS 器件的加工
淀积氧化层
裸片
体微加工流程
图形化氧化层
除去氧化层
腐蚀 (Si)
Etch-back
二氧 释放多晶硅结 回火中收缩率低、薄膜稳定 HF 化硅 构 玻璃 构 铝 钛
0 0 10 20 30 40 腐蚀时间(min) 50 60
1.4 0.12 3.6 4.4 很快
横向腐蚀深度
40 30 20 10
度高、腐蚀速率低 体积稳定度低
5:1BHF HF 5:1BHF
磷硅 释放多晶硅结 腐蚀速率高、内应力小； 释放有机结构 与 CMOS 工艺兼容 用于 LIGA 中 释放电铸结构
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、表面微加工技术
表面微机械加工以硅片为基体，通过多层 膜淀积和图形加工制备三维微机械结构。 硅片本身不被加工，器件的结构部分由淀 积的薄膜层加工而成，结构与基体之间的 空隙应用牺牲层技术，其作用是支撑结构 层，并形成所需要形状的最基本过程，在 微器件制备的最后工艺中解牺牲层。
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硬掩模加工工艺 -回复
mems硬掩模加工工艺-回复如何进行mems硬掩模加工工艺。
第一步：材料准备mems硬掩模加工工艺需要使用特殊的材料来制作硬掩模，通常使用的材料有石英、氮化硅和聚合物等。
选择合适的材料对于保证加工过程的稳定性和最终产品的质量非常重要。
第二步：设计模板在进行mems硬掩模加工之前，需要对要制作的产品进行设计。
通过计算机辅助设计软件，可以对mems器件的结构进行精确设计和优化。
这个步骤是非常重要的，它直接影响到最终产品的性能和品质。
第三步：光刻胶涂布在mems硬掩模加工过程中，首先需要将光刻胶涂布在硬掩模的表面。
光刻胶是一种对紫外线敏感的物质，可以通过光刻的过程来进行图案的转移。
在涂布光刻胶的过程中，需要保证胶液均匀的覆盖整个模板表面，并去除气泡和杂质。
第四步：曝光和显影接下来，mems硬掩模加工中的关键步骤是通过曝光和显影来形成图案。
在曝光过程中，通过使用特定波长的光源照射到光刻胶上，根据设计的图案透射或反射光线的特性来影响光刻胶的性质。
曝光后，需要进行显影，即将不需要的部分胶层去除，使得图案清晰可见。
第五步：干燥和固化在完成了显影之后，mems硬掩模加工需要经过干燥和固化过程，以保证光刻胶能够固定在硬掩模表面并且不容易受到外界因素的影响。
干燥可以使用加热或者真空脱水等方法，而固化则可以通过紫外线照射、热处理或者化学反应等方式进行。
第六步：腐蚀和刻蚀在mems硬掩模加工的下一步中，需要进行腐蚀和刻蚀的处理。
这一步骤的目的是通过化学反应将硬掩模表面暴露出来的部分材料去除。
腐蚀和刻蚀的方式根据所使用的材料不同而有所差异，可以使用湿法腐蚀、干法刻蚀或者离子束刻蚀等方法。
第七步：去除光刻胶mems硬掩模加工的最后一步是将光刻胶完全去除，暴露出所需要的结构和图案。
这可以通过化学溶剂洗刷或者通过湿法浸泡的方式完成。
去除光刻胶后，硬掩模上的结构就完全形成了。
综上所述，mems硬掩模加工工艺是一个复杂而精细的过程，需要经过材料准备、设计模板、光刻胶涂布、曝光和显影、干燥和固化、腐蚀和刻蚀以及去除光刻胶等多个步骤。
MEMS的主要工艺类型与流程
MEMS的主要工艺类型与流程MEMS（微机电系统）是一种将微型机械结构与微电子技术相结合的技术，具有广泛的应用前景，在传感器、加速度计、微流体器件等领域有重要的作用。
MEMS的制备过程包括几个主要的工艺类型和相应的流程，本文将详细介绍这些工艺类型和流程。
1.半导体工艺半导体工艺是MEMS制备中最常用的工艺类型之一、它借鉴了集成电路制造的技术，将MEMS结构与电路结构集成在一起。
半导体工艺的制备流程主要包括以下几个步骤：（1）硅片准备：选择高纯度的单晶硅片作为基底材料，通常使用化学机械抛光（CMP）等方式使其表面光滑。
（2）掩膜和光刻：使用光刻胶将掩膜图形转移到硅片表面，形成所需的结构图案。
（3）蚀刻：使用干法或湿法蚀刻技术去除光刻胶外部的硅片，仅保留需要的结构。
（4）沉积：在蚀刻后的硅片表面沉积不同材料，如金属、氧化物等，形成MEMS结构的各个层次。
（5）光刻：重复进行掩膜和光刻步骤，形成更多的结构图案。
（6）终结：最后，进行退火、切割等步骤，完成MEMS器件的制备。
2.软件工艺软件工艺是MEMS制备中的另一种主要工艺类型。
与半导体工艺不同，软件工艺使用聚合物材料作为主要基底材料，并采用热压、激光加工等方式形成MEMS结构。
软件工艺的制备流程主要包括以下几个步骤：（1）选择聚合物材料：根据应用需求选择合适的聚合物材料作为基底材料。
（2）模具制备：根据设计要求制作好所需的模具。
（3）热压：将聚合物材料放置在模具中，通过加热和压力使其形成所需的结构。
（4）取模：待聚合物冷却后，从模具中取出完成的MEMS结构。
3.LIGA工艺LIGA（德语为"Lithographie, Galvanoformung, Abformung"的首字母缩写）工艺是一种利用光刻、电沉积和模具制备的工艺方法，主要适用于高纵深结构的制备。
LIGA工艺的制备流程主要包括以下几个步骤：（1）光刻：使用光刻胶将掩膜图形转移到聚合物或金属表面，形成结构图案。
MEMS工艺体硅微加工工艺课件
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
mems 加工工艺
mems 加工工艺
MEMS（微机电系统）加工工艺是一种高精度、高效率的制造技术，用于生产微型机械和电子设备。
这种技术结合了微电子和微机械加工技术，使得在微米级别上制造复杂的三维结构和器件成为可能。
MEMS加工工艺主要包括表面微机械加工、体微机械加工和特殊微机械加工等几种类型。
表面微机械加工是一种“添加”工艺，通过在单晶片表层的一边沉析出若干由不同材料构成的薄层，然后有选择地蚀刻这些薄层，形成“隆起”结构，最终转变为附着在晶片衬底之上的、可动的微机械结构。
体微机械加工则是一种“去除”加工过程，通过从晶体基底去除某种物质，形成诸如空洞、凹槽、薄膜和一些复杂三维结构。
在MEMS加工工艺中，光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、化学机械抛光等微电子工艺技术也被广泛应用。
光刻技术用于在硅片上制作精细的图形，薄膜沉积技术则用于在硅片上沉积各种材料的薄膜，掺杂技术用于改变硅片的电学性质，刻蚀技术用于将硅片上不需要的部分去除，而化学机械抛光技术则用于使硅片表面更加光滑。
此外，MEMS加工工艺还涉及许多特殊的微加工方法，如键合、LIGA、电镀、软光刻、微模铸、微立体光刻与微电火花加工等。
这些方法各具特色，可根据具体需求选择合适的工艺组合。
总的来说，MEMS加工工艺是一种高度复杂且精密的制造技术，它结合了微电子和微机械加工技术的优势，为微型机械和电子设备的制造提供了强大的支持。
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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。
比如阳极自停止腐蚀、PN结自停止腐蚀、异质自停止腐蚀、重掺杂自停止腐蚀、无电极自停止腐蚀还有利用光电效应实现自停止腐蚀等等。
（二）硅表面微机械加工技术
美国加州大学Berkeley分校的Sensor and Actuator小组首先完成了三层多晶硅表面微机械加工工艺，确立了硅表面微加工工艺的体系。
表面微机械加工是把MEMS的“机械”（运动或传感）部分制作在沉积于硅晶体的表面膜（如多晶硅、氮化硅等）上，然后使其局部与硅体部分分离，呈现可运动的机构。
分离主要依靠牺牲层（Sacrifice Layer）技术，即在硅衬底上先沉积上一层最后要被腐蚀（牺牲）掉的膜（如SiO2可用HF腐蚀），再在其上淀积制造运动机构的膜，然后用光刻技术制造出机构图形和腐蚀下面膜的通道，待一切完成后就可以进行牺牲层腐蚀而使微机构自由释放出来。
硅表面微机械加工技术包括制膜工艺和薄膜腐蚀工艺。
制膜工艺包括湿法制膜和干式制膜。
湿法制膜包括电镀（LIGA工艺）、浇铸法和旋转涂层法、阳极氧化工艺。
其中LIGA工艺是利用光制造工艺制作高宽比结构的方法，它利用同步辐射源发出的X射线照射到一种特殊的PMMA感光胶上获得高宽比的铸型，然后通过电镀或化学镀的方法得到所要的金属结构。
干式制膜主要包括CVD（Chemical Vapor Deposition）和PVD（Physical Vapor Deposition）。
薄膜腐蚀工艺主要是采用湿法腐蚀，所以要选择合适的腐蚀液。
（三）结合技术
微加工工艺中有时需要将两块微加工后的基片粘结起来，可以获得复杂的结构，实现更多的功能。
将基片结合起来的办法有焊接、融接、压接（固相结合）、粘接、阳极键合、硅直接键合、扩散键合等方法。
（四）逐次加工
逐次加工是同时加工工艺的补充，常用于模具等复杂形状的加工，其优点是容易制作自
由形状，可对非平面加工，缺点是加工时间很长，属单件生产，成本高。
包括以下几种：逐次除去加工：如用于硅片切割的砂轮加工；细微放电加工、激光束加工、离子束加工、STM（扫描隧道显微镜）加工。
逐次附着加工：如利用离子束CVD技术，可使仅被照射部分的材料堆积，形成某种结构。
逐次改质加工：比如可以利用电子束或激光照射的办法使基板表面局部改质的技术，它的应用有电子束掩膜制作、非平面光刻、局部掺杂等。
逐次结合加工：比如IC引线焊接、局部粘结等。