1基于微电子制造技术的硅基MEMS工艺

MEMS产品因其工艺集成的复杂性及工艺能力本身的多样性和复杂性，这是个令人兴奋的挑战。MEMS工艺中用到很多现在在微电子制造行业广泛运用的技术，例如氧化，扩散，离子注入，化学气相沉积和溅射。同时，MEMS还使用一些广泛使用的微机械工艺，体微机械工艺和表面微机械工艺[6]。在MEMS中通常是使用基于硅基体的表面微加工工艺和体微加工工艺[7]。86380

体微机械工艺 体微机械工艺是出现历史最长的微机械工艺。这种工艺使用可选择性的刻蚀去除部分衬底，从而产生需要的微结构。体微机械工艺可以通过化学或者物理的方法来完成，但是化学方法比物理方法更为常见。其中广泛使用的一种技术就是湿法刻蚀。这种刻蚀过程是将图案通过光刻转印到衬底上，然后将其整个浸泡在具有刻蚀性的溶液中去除没有光刻胶保护的部分。湿法刻蚀的原理包含了以下几个方面—反应的化学物运送到衬底的表面，随后衬底的表面和刻蚀的化学药品产生化学反应，反应后的产物从衬底表面被带走。如果刻蚀的速率主要和刻蚀剂被传送到衬底表面的的速度以及反应物从衬底表面被带走的速度相关，则这种刻蚀过程被称为扩散受限刻蚀，通过搅拌溶液就可以提高刻蚀速率。如果表面的化学反应确实是确定刻蚀速率的主要因素，则称之为反应速率受限刻蚀。这种刻蚀过程中的刻蚀速率与刻蚀溶液的温度和组成成分以及衬底材料非常相关。化学刻蚀方法在MEMS体微机械工艺中非常受欢迎，是因为湿法刻蚀可以提供很高的刻蚀速率和很高的选择比。而且，湿法刻蚀的刻蚀速率和选择比还可以通过改变溶液中的化学配比，温度，或者衬底的掺杂浓度和暴露在化学溶液中的衬底晶向来调节。

表面微机械工艺 表面微机械工艺是一种非常流行的MEMS制造工艺。因为材料和刻蚀剂的不同，表面微机械工艺可以有很多不同种变化。表面微机械工艺的流程大体上都分为这么几步。首先，在晶圆表面沉积一些薄膜材料，这些薄膜只是作为搭建之后机械结构的基础建筑层。随后是真正器件层的沉积，器件在这些器件层上通过光刻和刻蚀工艺形成预先设计好的图案。然后，将下面基础建筑层通过刻蚀的方法刻蚀掉，从而使整个机械器件脱离下面的衬底，成为一个可以活动的器件。基于非常成熟的光刻和刻蚀工艺，表面微机械工艺可以非常精确地控制器件在垂直方向上的精度，整个行业在薄膜沉积和厚度的控制方面已经非常成熟和精确。此外，表面微机械工艺在水平方向上的精度控制也不是问题。同时，表面微机械工艺可以选择许多不同的材料用于机械结构层和牺牲层。

2MEMS新材料和新制造工艺

近年来，由于采用了新材料和新工艺，硅微机械加工技术正迅速扩展。MEMS新工艺包括：用于材料去除和淀积的激光刻蚀，用于快速成型的立体光刻，局部电化学淀积，光电铸，高深宽比的深反应离子刻蚀，微铣削加工，聚焦离子束刻蚀，X射线刻蚀，微电火花加工，喷墨印刷（金属胶），微接触印刷，原位等离子体，浇铸（包括注塑），压印，丝网印刷，电化学焊接，化学机械抛光，微玻璃吹塑以及二维或三维的定向和自定向自组装。

硅是机械特性较脆的一种半导体材料。相对于某些应用来说，使用硅材料比较昂贵且没有必要。一些新的材料如高分子聚合物和化合物半导体就可以弥补硅性能方面的缺陷。

由于聚合物材料特性（如生物兼容性，光透明度），加工技术比硅成本低等特点，正被应用在MEMS加工中。近年来探索的聚合物材料包括硅橡胶，聚对二甲苯，聚酰亚胺等。