2.2.3 材料和工艺选择

MEMS随机械加工技术的进步而不断发展,在MEMS设计过程中需要解决工艺问题。MEMS应用的工艺技术常被称为微米—纳米技术,实际上,目前MEMS涉及的一般是从几微米到几百微米尺寸的加工。

MEMS应用的工艺技术包括硅基微机械加工技术、LIGA技术、超精密加工技术和集成组装技术等。硅基微机械加工技术源于微电子技术,并以微电子技术为基础和主体。除了薄膜技术、光刻技术、刻蚀技术等,硅基微机械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。下面对部分技术进行介绍。

1)体微机械加工技术

体微机械加工技术通过对衬底体硅进行加工,形成立体结构。其以单晶硅衬底为加工对象,通过去掉单晶硅衬底上的选定区域,形成较深的坑、槽和孔,其深度可达几十甚至几百微米,所形成结构的深度与硅片平面上的尺寸相当。因此,体微机械加工技术是一种三维技术,用于制作立体结构和器件,缺点是与集成工艺的兼容性较差。

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进行加工,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,采用“牺牲层”技术制作悬空的梁、膜等结构,制作的微结构的纵向尺寸一般为微米级。表面微机械加工技术与集成工艺的兼容性较好。

3)LIGA技术

LIGA技术主要包括光刻、电镀和去除过程,是一种通过X射线深层光刻电铸成型的注模复制技术。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。