硅微機(jī)械加工工藝是制作微傳感器、微執(zhí)行器 和 MEMS 的主流技術(shù) ，是近年來(lái)隨著集成電路工藝 發(fā)展起來(lái)的 ，它是離子束、電子束、分子束、激光束和 化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù) ，目前越來(lái)越多 地用于 MEMS 的加工中 ，例如濺射、蒸鍍、等離子體 刻蝕、化學(xué)氣體淀積、外延、擴(kuò)散、腐蝕、光刻等。在以硅為基礎(chǔ)的 MEMS 加工工藝中 ，主要的加工工藝 有腐蝕、鍵合、光刻、氧化、擴(kuò)散、濺射等。

①、腐蝕

腐蝕是硅微機(jī)械加工的最主要的技術(shù) ，各種硅 微機(jī)械幾乎都要用腐蝕成型。腐蝕法分濕法腐蝕和 干法腐蝕兩大類 ，濕法腐蝕又分為溶液法及陽(yáng)極法 ， 干法腐蝕分為離子刻蝕、激光加工等。

溶液腐蝕法 由于使用簡(jiǎn)便、成本低、加工效果好、加工范圍寬 ，因 而是微機(jī)械加工中使用最廣的技術(shù)。溶液腐蝕主要 依賴于硅的掩蔽性、各向異性和選擇性。掩蔽性指 一定的腐蝕液對(duì)硅和生長(zhǎng)在硅上的某種掩蔽膜的腐 蝕速率顯著不同 ，據(jù)此可用此膜作掩膜在硅表面腐 蝕出所需的形狀。

各向異性是指硅的不同晶面具有 不同的腐蝕速率 ，各向異性腐蝕利用硅的不同晶向 具有不同的腐蝕速率這一腐蝕特性對(duì)硅材料進(jìn)行加 工 ，在硅襯底上加工出各種各樣的微結(jié)構(gòu)。各向異 性腐蝕劑一般分為有機(jī)腐蝕劑和無(wú)機(jī)腐蝕劑兩類。

選擇性指硅在摻濃硼時(shí)對(duì)一定的腐蝕液的腐蝕速率 將陡降趨于零 ，可按需要在硅中預(yù)擴(kuò)散一濃硼層作 為腐蝕終止層 ，使腐蝕作用到此層即自行停止。

②、鍵合

鍵合是指不利用任何黏合劑 ，只通過(guò)化學(xué)鍵和 物理作用將硅片與硅片、硅片與玻璃或其他材料緊 密結(jié)合在一起。在 MEMS 技術(shù)中 ，最常用的是硅與 硅直接鍵合和硅與玻璃靜電鍵合技術(shù) ，還有硅化物 鍵合、有機(jī)物鍵合等等。

在微機(jī)械加工中 ，硅與玻璃 或硅與硅的鍵合迄今都采用陽(yáng)極鍵合技術(shù) ，即將兩 鍵合面一起加熱 ，并在鍵合面間施加一定的電壓 ，在 高溫、高電場(chǎng)下兩鍵合面形成熱密封。常規(guī)的硅與 硅鍵合工藝需要在鍵合面淀積 0. 5μm～1μm 厚的玻璃膜 ，然后按硅與玻璃鍵合的工藝鍵合。

③、光刻

光刻是一種復(fù)印圖象同化學(xué)腐蝕相結(jié)合的綜合 技術(shù) ，它采用照相復(fù)印的方法 ，將光刻版上的圖形精 確地復(fù)印在涂有感光膠的 SiO2 層或金屬蒸發(fā)層上 ， 然后利用光刻膠的保護(hù)作用 ，對(duì) SiO2 層或金屬蒸發(fā) 層進(jìn)行有選擇的化學(xué)腐蝕 ，從而在 SiO2 層或金屬蒸 發(fā)層上得到與光刻版相應(yīng)的圖形。

表面犧牲層工藝 是表面微機(jī)械技術(shù)的主要工藝。其基本思想是 ：先在襯底上淀積犧牲層材料 ，利用光刻 ，刻蝕成一定的 圖形 ，然后淀積作為機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料并光刻出所需 的圖形 ，再將支撐結(jié)構(gòu)層的犧牲層材料腐蝕掉 ，這樣 就可形成懸浮的微機(jī)械結(jié)構(gòu)部件。

④、氧化

氧化在硅外延平面中是很重要的。熱生長(zhǎng)氧化 法是在硅片表面生長(zhǎng) SiO2 膜的常用方法 ，其方法是 將硅片放入高溫爐內(nèi) ，在氧氣中使硅片表面生成 SiO2 薄膜。

氧化可分為干氧氧化和濕氧氧化。

干氧 氧化是在高溫下使氧分子與硅片表面的硅原子反 應(yīng) ，生成 SiO2 起始層 ，然后氧分子以擴(kuò)散方式通過(guò) SiO2 層生成新的 SiO2 層 ，使 SiO2 薄膜繼續(xù)增厚。

濕 氧氧化是在氧氣通入爐子前 ，先通過(guò)加熱的高純?nèi)?離子水 ，使氧氣中攜帶一定量的水汽。在濕氧氧化 中 ，既有氧的氧化作用 ，又有水的氧化作用。氧化層 的生長(zhǎng)速率與氧化溫度及氧氣流中的水汽含量均有 關(guān)系。

⑤、擴(kuò)散

擴(kuò)散屬于摻雜工藝 ，摻雜包括擴(kuò)散和離子注入 兩種。擴(kuò)散是指在高溫下 ，使雜質(zhì)由半導(dǎo)體晶片表 面向內(nèi)部擴(kuò)散 ，以改變晶片內(nèi)部的雜質(zhì)分布和表層 導(dǎo)電類型。在擴(kuò)散過(guò)程中 ，當(dāng)擴(kuò)散表面源和表面的 初始雜質(zhì)含量不同時(shí) ，雜質(zhì)向硅片擴(kuò)散的結(jié)果將使 硅片內(nèi)部出現(xiàn)不同形式的雜質(zhì)分布。

擴(kuò)散方式包括 恒定表面源濃度擴(kuò)散和限定源擴(kuò)散兩種。恒定表面 源濃度擴(kuò)散的特點(diǎn)是在擴(kuò)散過(guò)程中硅片的表面同濃 度不變的雜質(zhì)相接觸 ;限定源擴(kuò)散的特點(diǎn)是整個(gè)擴(kuò) 散過(guò)程中的雜質(zhì)源 ，限定于擴(kuò)散前積累在硅片表面 的無(wú)限薄層內(nèi)的雜質(zhì)總量 ，沒有外來(lái)雜質(zhì)補(bǔ)充。

⑥、濺射

濺射是與氣體輝光放電現(xiàn)象密切相關(guān)的一種薄 膜淀積技術(shù)。

它是在高真空室中充入少量的惰性氣 體例如氬氣、氦氣等 ，利用氣體分子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下電離而產(chǎn)生輝光放電 ，從而產(chǎn)生帶正電的離子 ，受電 場(chǎng)加速而形成的高能離子流撞擊在陰極靶表面上 ， 使陰極靶材料表面的原子飛濺出來(lái) ，淀積到基片上 形成薄膜。