聚酰亚胺(polyimide)是一种主链中含有亚胺环的芳杂环一类聚合物高分子材料,由于自身的循环链键结构,因此聚酰亚胺具有优异的机械特性,化学特性和热学特性,能长期在接近330℃下使用,在众多工程塑料当中,它是最具有价值的品种之一[7]。在微电子行业中聚酰亚胺广泛作为绝缘材料应用。在MEMS中,聚酰亚胺可以用来做绝缘膜,衬底,机械元件(隔膜和悬臂梁),弹性接头与连杆,黏合膜,传感器,扫描探针以及应力释放层。在这些应用中,聚酰亚胺材料表现出良好的性能:1)化学稳定性;2)低于400℃时的热稳定性;3)优异的绝缘性;4)机械坚固性和耐久性;5)材料与处理设备便宜。
SU-8胶是一种近紫外负性光刻胶,首先由IBM公司在20世纪80年代末发明。它的主要作用就是可以在厚光敏聚合物上制造高深宽比(>15)结构[8]。光刻胶中的主要成分是SU-8环氧树脂(有Shell Chemical公司生产)。环氧树脂在有机溶剂(GBL,γ-butyrolacton)中溶解。溶剂的量决定了光刻胶的黏稠度以及可以得到的胶厚范围。经过处理,我们可以得到100微米厚的胶[9],这为实现低成本掩膜,成型和制造高深宽比结构提供新的可能。SU-8光刻的成本显著得低于其他制造高深宽比结构的技术,例如LIGA技术和深反应离子刻蚀。SU-8已被集成在很多微型器件中,其中包括微流器件,SPM探针以及微针。在表面微加工中,SU-8也可以作为厚牺牲层[10]。
很多传感器和执行器需要在苛刻的条件下工作,例如直接暴露于自然环境,高温,宽温度范围区或高冲击环境。用硅或者无机薄膜材料来制造的精细微结构不适合这些应用。现在介绍几种可以用于恶劣环境的MEMS无机材料。碳化硅有体材料和薄膜材料两种形式,可应用于高温固态电路和换能器。金刚石薄膜具有高电导率和耐磨的优点,可应用于压力传感器和显微镜探针等。其他化合物半导体材料如GaAs也在研究中。其他金属元素如镍,钛等也被应用于MEMS器件中[11]。