MEMS製造工藝

MEMS製造工藝

MEMS製造工藝(Microfabrication 光刻是將製作在光刻掩模上的圖形轉移(Pattern 乾法刻蝕是利用電漿進行刻蝕的技術。

1 MEMS製造工藝

1.1 概述

MEMS製造工藝(Microfabrication Process)是下至納米尺度,上至毫米尺度微結構加工工藝的通稱。廣義上的MEMS製造工藝,方式十分豐富,幾乎涉及了各種現代加工技術。
起源於半導體和微電子工藝,以光刻、外延、薄膜澱積、氧化、擴散、注入、濺射、蒸鍍、刻蝕、劃片和封裝等為基本工藝步驟來製造複雜三維形體的微加工技術。

1.2 光刻

光刻是將製作在光刻掩模上的圖形轉移(Pattern Transfer)到襯底的表面上。無論加工何種微器件,微加工工藝都可以分解成薄膜澱積,光刻和刻蝕這三個工藝步驟的一個或者多個循環。光刻在MEMS製造過程中位於首要地位,其圖形解析度、套刻精度、光刻膠側壁形貌、光刻膠缺陷和光刻膠抗刻蝕能力等性能都直接影響到後續工藝的成敗。
光刻的步驟如下

光刻步驟光刻步驟

1.3 剝離

剝離(Lift-off)工藝是首先在襯底上塗膠並光刻,然後再製備金屬薄膜,在有光刻膠的地方,金屬薄膜形成在光刻膠上,而沒有光刻膠的地方,金屬薄膜就直接形成在襯底上。當使用溶劑去除襯底上的光刻膠時,不需要的金屬就隨著光刻膠的溶解而脫落在溶劑中,而直接形成在襯底上的金屬部分則保留下來形成圖形。剝離通常用於於鉑、金、矽化物和難熔金屬的圖形化。

1.4 濕法腐蝕

濕法腐蝕由於其設備簡單,可批量生產和選擇性好的優點,被廣泛地用於製備探針、懸臂樑、V形槽和薄膜等微結構。

1.5 乾法刻蝕

乾法刻蝕是利用電漿進行刻蝕的技術。

1.6 氧化

氧化矽膜被大量用在器件生產中作選擇擴散的掩膜。同時,在矽表面生長的二氧化矽膜不但能與矽有好的附著性,而且具有穩定的化學性質和電絕緣性,用高溫氧化製備的SiO2電阻率可高達10Ω·cm以上,它的本徵擊穿電場強度約為10~10V/cm。不同方法製備的SiO2的密度在2.0~2.3g/cm之間,折射率在1.43~1.47之間。氧化層在MEMS製造中有多個套用:
1)器件保護和隔離,2)表面鈍化,3)柵氧電介質,4)摻雜阻擋,5)金屬層間的介質層。

1.7 摻雜

本徵半導體中載流子數目極少,導電能力很低。所以在其中摻入微量的雜質,所形成的雜質半導體的導電性能將大大增強。摻雜方法主要擴散(Diffusion)和注入(Implantation)

1.8 化學氣相沉積

化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)是通過化學反應的方式,利用加熱、等離子激勵或光輻射等各種能源,在反應器內使氣態或蒸汽狀態的化學物質在氣相或氣固界面上經化學反應形成固態薄膜的技術。常用的化學氣相沉積技術有以下三種:1)常壓化學氣相沉積;2)低壓化學氣相沉積;3)等離子增強化學氣相沉積。

1.9 真空鍍膜

真空鍍膜是將固體材料置於真空室內,在真空條件下,使用一定的能量形態迫使固體材料的原理或分子從表面脫離,並自由地彌布到容器的器壁上。當將襯底放在真空容器中時,彌布的原子或分子就會吸附在襯底上逐漸形成一層薄膜。

2 MEMS製造工藝及加工的一些公司、機構

1:西安勵德微系統科技有限公司
2:蘇州納米所
3:北京大學微電子所
4: ......

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