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标题: MEMS工艺设计 [打印本页]

作者: soft 时间: 2010-10-19 20:58
标题: MEMS工艺设计
MEMS技术的发展是随硅机械加工技术的进步而不断发展的，在MEMS设计过程中就需要解决工艺设计的问题。

MEMS工艺技术常被称为微米－纳米技术，实际上，目前MEMS涉及的一般是由微米到几百微米尺寸的加工。

MEMS工艺技术包括硅微加工技术、LIGA技术、超精密加工技术和集成组装技术等几种。其中，硅微加工技术是从硅微电子工艺技术发展而来的，又称为硅基微机械加工，它是MEMS技术的主流和发展方向。LIGA技术和超精密加工技术是独立于硅微加工技术的新技术，称为非硅基微加工技术。

硅基微加工技术起源于微电子工艺技术，并以微电子工艺技术为其基础和主体。除了IC常用的薄膜技术、光刻技术、刻蚀技术等，硅基微加工技术还发展了体微机械加工技术和表面微机械加工技术。

（1）体微机械加工技术

体微机械加工技术是通过腐蚀的方法对衬底体硅进行加工，形成立体结构。它是以单晶硅衬底本身为加工对象，采用腐蚀的方法去掉单晶硅衬底上的选定区域，形成很深的坑、槽和孔，其深度可达几十甚至几百微米，所形成结构的纵向尺寸与横向尺寸可以比拟。所以体微加工技术是一种三维技术，所制作的是立体结构和器件，缺点是与集成电路工艺的兼容性较差。

（2）表面微机械加工技术

表面微机械加工技术是在衬底硅片的表面上进行微加工制作，形成各种表面微结构。表面微结构一般由多层薄膜组合而成，制作过程中通常运用薄膜材料的物理沉积或化学沉积形成薄膜材料层，以“牺牲层”技术来制作悬空的梁、膜等结构，制作的微结构其纵向尺寸一般都在微米量级。表面微机械技术和集成电路工艺具有较好的兼容性。

（3）晶片键合

键合在微机械加工中有着广泛应用。它可以把相同的或不同的衬底、相同的或不同的元件以及衬底和元件通过力的作用（或是电作用）永久地连结成一体。其中，硅的键合技术是MEMS领域中一项关键技术，可应用在微传感器、微机械器件、SOI器件、电力电子器件以及真空微电子器件等领域。目前，硅键合技术主要有两类：静电键合技术和硅直接键合（SDB）技术。

（4）LIGA技术

LIGA工艺是由德国卡尔斯鲁厄的W.Ehrfeld等人开发的。主要包括光刻、电镀和去除三个过程，是一种通过X射线深层光刻电铸成型注模复制技术。这种技术可制造出深宽比非常高的金属结构，是一种基于模板引导电镀的微制造工艺。

（5）MEMS封装技术

MEMS器件由于含有各种微机械结构，并需要与包括电信号在内的各种物理量作用，所以MEMS的封装问题比集成电路的封装更为复杂，需要根据不同器件的特点和要求来解决，应在器件设计的时候就予以充分考虑。现在，经过不断的研究，已有多种封装形式出现，其中引人瞩目的是可以大大降低封装成本的芯片级（SOC）或硅片级封装的研究。

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