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MEMS技能加工工艺与IC工艺差异

MEMS技术加工工艺与IC工艺区别-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。

微机械加工工艺分为硅基加工和非硅基加工。下面首要介绍体加工工艺、硅外表微机械加工技能、结合加工、逐次加工。

下图是微机械加工工艺的流程落图。

(一)体加工工艺

体加工工艺包含去加工(腐蚀)、附着加工(镀膜)、改质加工(掺杂)和结合加工(键合)。

首要介绍腐蚀技能。

腐蚀技能首要包含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)干法腐蚀是气体运用反响性气体或离子流进行的腐蚀。干法腐蚀能够腐蚀多种金属,也能够刻蚀许多非金属资料;既能够各向同性刻蚀,又能够各向异性刻蚀,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)、反响离子刻蚀(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,但是完成各向同性的等离子腐蚀。经过离子流腐蚀,能够完成方向性腐蚀。

(2)湿法腐蚀是将与腐蚀的硅片置入具有确认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持平。比方化学抛光等等。常用的腐蚀液是HF-HNO3腐蚀系统,一般在HF和HNO3中加H2O或许CH3COOH。与H2O比较,CH3COOH能够在更广泛的范围内稀释而坚持HNO3的氧化才能,因而腐蚀液的氧化才能在运用期内适当安稳。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。比方, {100}/{111}面的腐蚀速率比为100:1。根据这种腐蚀特性,可在硅衬底上加工出各式各样的微结构。各向异性腐蚀剂一般分为两类,一类是有机腐蚀剂,包含EPW(乙二胺,邻苯二酸和水)和联胺等。另一类是无机腐蚀剂,包含碱性腐蚀液,如:KOH,NaOH,LiOH,CsOH和NH4OH等。

在硅的微结构的腐蚀中,不只能够运用各向异性腐蚀技能操控抱负的几许形状,并且还能够选用自中止技能来操控腐蚀的深度。比方阳极自中止腐蚀、PN结自中止腐蚀、异质自中止腐蚀、重掺杂自中止腐蚀、无电极自中止腐蚀还有运用光电效应完成自中止腐蚀等等。

(二)硅外表微机械加工技能

美国加州大学Berkeley分校的Sensor and Actuator小组首要完成了三层多晶硅外表微机械加工工艺,确立了硅外表微加工工艺的系统。

外表微机械加工是把MEMS的“机械”(运动或传感)部分制造在堆积于硅晶体的外表膜(如多晶硅、氮化硅等)上,然后使其部分与硅体部分别离,出现可运动的组织。别离首要依托献身层(Sacrifice Layer)技能,即在硅衬底上先堆积上一层最终要被腐蚀(献身)掉的膜(如SiO2可用HF腐蚀),再在其上淀积制造运动组织的膜,然后用光刻技能制造出组织图形和腐蚀下面膜的通道,待全部完成后就能够进行献身层腐蚀而使微组织自在释放出来。

硅外表微机械加工技能包含制膜工艺和薄膜腐蚀工艺。制膜工艺包含湿法制膜和干式制膜。湿法制膜包含电镀(LIGA工艺)、浇铸法和旋转涂层法、阳极氧化工艺。其间LIGA工艺是运用光制造工艺制造高宽比结构的方法,它运用同步辐射源宣布的X射线照耀到一种特别的PMMA感光胶上取得高宽比的铸型,然后经过电镀或化学镀的方法得到所要的金属结构。干式制膜首要包含CVD(Chemical Vapor DeposiTIon)和PVD(Physical Vapor DeposiTIon)。薄膜腐蚀工艺首要是选用湿法腐蚀,所以要挑选适宜的腐蚀液。

(三)结合技能

微加工工艺中有时需要将两块微加工后的基片粘结起来,能够取得杂乱的结构,完成更多的功用。将基片结合起来的方法有焊接、融接、压接(固相结合)、粘接、阳极键合、硅直接键合、分散键合等方法。

(四)逐次加工

逐次加工是一起加工工艺的弥补,常用于模具等杂乱形状的加工,其长处是简单制造自在形状,可对非平面加工,缺陷是加工时刻很长,属单件出产,本钱高。包含以下几种:

逐次除掉加工:如用于硅片切开的砂轮加工;纤细放电加工、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:如运用离子束CVD技能,可使仅被照耀部分的资料堆积,构成某种结构。

逐次改质加工:比方能够运用电子束或激光照耀的方法使基板外表部分改质的技能,它的使用有电子束掩膜制造、非平面光刻、部分掺杂等。

逐次结合加工:比方IC引线焊接、部分粘结等。

MEMS与IC工艺首要不同

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