MEMS，有望成为中国半导体的突破口
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作者:SSRT
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发布时间 :2025-04-18
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MEMS传感器的主要构造？MEMS芯片与集成电路芯片有什么区别？
MEMS是Micro-Electro-MechanicalSystem的缩写，中文名称是微机电系统，是将微电子电路技术与微机械系统融合到一起的一种工业技术，它的操作范围在微米尺度内。此外还有纳米机电系统( NEMS ) ，是一类在更微小的纳米尺度上集成电气和机械功能的设备，NEMS技术目前在量产和商业化上仍存在一些挑战。
通常使用的沉积技术是蒸镀、溅射、丝印、CVD（化学气相沉积）、电镀等等，也使用干刻蚀和湿刻蚀技术。其特点是通过在硅材料上添加各种材料形成所希望的结构，可制作比较复杂的零件，但技术比较复杂，设备也比较昂贵。
LIGA工艺（光刻、电铸和模造）是德语光刻(Lithographie)、电镀（也称电铸）(Galvanoformung)和压模(Abformung)的简称。LIGA技术可加工金属、塑料等非硅材料，同时可加工深宽比大的零件，这是体微加工和表面微加工难以做到的。但该工艺要通过同步加速器辐射装置产生的高能射线作为主要的加工方法，设备昂贵，投资大。
LIGA四个工艺组成部分：LIGA掩模板制造工艺；X光深层光刻工艺；微电铸工艺；微复制工艺。
MEMS用到的主要材料是硅，这是因为MEMS加工技术中最基础的是硅的刻蚀技术，利用硅的各向异性刻蚀，可以使硅的不同晶向发生不同速率的刻蚀，从而形成特定的机械结构，且硅具有良好的机械特性，能够满足大部分微传感器和微执行器的材料力学特性的需求，同时采用硅制造能够与IC集成，形成更加复杂的微系统。
各向同性蚀刻与各向异性蚀刻
通过在低真空中放电使等离子体产生离子等粒子，利用该粒子进行蚀刻的技术称为反应离子蚀刻。
等离子体中混合存在着携带电荷的离子和中性的自由基，具有利用自由基的各向同性蚀刻、利用离子的各向异性蚀刻两种蚀刻作用。
MEMS芯片中的湿法刻蚀和干法深刻蚀
硅的湿法各向异性刻蚀是最早开发的微加工技术，湿法刻蚀是利用被刻蚀材料与刻蚀溶液发生化学反应进行刻蚀，而干法深刻蚀是利用深反应离子刻蚀（DRIE）进行硅的各向异性刻蚀，是20世纪70年代以来新发展的深刻蚀技术。
湿法刻蚀需要用到的材料和仪器有刻蚀溶液、反应器皿、控温装置、清洗机等，常用的各向异性刻蚀溶液为KOH溶液、四甲基氢氧化铵（TMAH）联氨的水溶液，这些碱性溶液对硅的刻蚀速率与晶相有关。湿法刻蚀凭借其工艺简单、成本较低等优势在加速度传感器、压力传感器等器件中有着广泛的应用。
干法深刻蚀是利用氟基化物六氟化硫（SF6）气体放电产生的等离子体进行刻蚀，同时利用保护气体把六氟化硫的各向同性刻蚀转变为各向异性刻蚀，由此实现深刻蚀，DRIE主要分为Bosch工艺和低温刻蚀工艺。干法深刻蚀技术相比于湿法刻蚀有着更大的加工空间。
硅深度蚀刻
集各向异性蚀刻和各向同性蚀刻的优点于一身的博世工艺技术已经成为了硅深度蚀刻的主流技术。
通过重复进行Si蚀刻⇒聚合物沉积⇒底面聚合物去除，可以进行纵向的深度蚀刻。
