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MEMS加工技術(shù)的主要工藝與流程

點(diǎn)擊量:2175 日期:2020-03-14 編輯:硅時(shí)代電子科技

1、體加工工藝

體加工工藝包括去加工(腐蝕)、附著加工(鍍膜)、改質(zhì)加工(摻雜)和結(jié)合加工(鍵合)。主要介紹腐蝕技術(shù)。腐蝕技術(shù)主要包括干法腐蝕和濕法腐蝕,也可分為各向同性腐蝕和各向異性腐蝕。
(1)干法腐蝕是氣體利用反應(yīng)性氣體或離子流進(jìn)行的腐蝕。干法腐蝕可以腐蝕多種金屬,也可以刻蝕許多非金屬材料;既可以各向同性刻蝕,又可以各向異性刻蝕,是集成電路工藝或MEMS工藝常用設(shè)備。按刻蝕原理分,可分為等離子體刻蝕(PE:Plasma Etching)、反應(yīng)離子刻蝕(RIE:Reaction Ion Etching)和電感耦合等離子體刻蝕(ICP:Induction Couple Plasma Etching)。在等離子氣體中,可是實(shí)現(xiàn)各向同性的等離子腐蝕。通過離子流腐蝕,可以實(shí)現(xiàn)方向性腐蝕。
(2)濕法腐蝕是將與腐蝕的硅片置入具有確定化學(xué)成分和固定溫度的腐蝕液體里進(jìn)行的腐蝕。硅的各向同性腐蝕是在硅的各個(gè)腐蝕方向上的腐蝕速度相等。比如化學(xué)拋光等等。常用的腐蝕液是HF-HNO3腐蝕系統(tǒng),一般在HF和HNO3中加H2O或者CH3COOH。與H2O相比,CH3COOH可以在更廣泛的范圍內(nèi)稀釋而保持HNO3的氧化能力,因此腐蝕液的氧化能力在使用期內(nèi)相當(dāng)穩(wěn)定。硅的各向異性腐蝕,是指對硅的不同晶面具有不同的腐蝕速率。比如, {100}/{111}面的腐蝕速率比為100:1?;谶@種腐蝕特性,可在硅襯底上加工出各種各樣的微結(jié)構(gòu)。各向異性腐蝕劑一般分為兩類,一類是有機(jī)腐蝕劑,包括EPW(乙二胺,鄰苯二酸和水)和聯(lián)胺等。另一類是無機(jī)腐蝕劑,包括堿性腐蝕液,如:KOH,NaOH,LiOH,CsOH和NH4OH等。

在硅的微結(jié)構(gòu)的腐蝕中,不僅可以利用各向異性腐蝕技術(shù)控制理想的幾何形狀,而且還可以采用自停止技術(shù)來控制腐蝕的深度。比如陽極自停止腐蝕、PN結(jié)自停止腐蝕、異質(zhì)自停止腐蝕、重?fù)诫s自停止腐蝕、無電極自停止腐蝕還有利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)自停止腐蝕等等

2、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




3、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。
4、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。

      蘇州硅時(shí)代電子科技有限公司,在MEMS加工(微納加工)、MEMS代工(微納代工)領(lǐng)域,擁有豐富的技術(shù)積累和工藝經(jīng)驗(yàn),可提供全套微納流片服務(wù),蘇州硅時(shí)代一直秉承臻于至善,成就客戶的價(jià)值理念,服務(wù)每一位客戶,將服務(wù)做到完美,并為客戶提供超快的實(shí)驗(yàn)加工服務(wù),最快可24小時(shí)交付實(shí)驗(yàn)樣品。為了成就每一位客戶,公司將竭誠為您服務(wù),歡迎一起交流,為您的產(chǎn)品提供更多可能。

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