MEMS工艺(4体硅微加工技术)梁庭(2).ppt

湿法腐蚀的缺点：图形受晶向限制深宽比较差倾斜侧壁小结构粘附。干法刻蚀的优点：具有分辨率高、各向异性腐蚀能力强、腐蚀的选择比大、能进行自动化操作等干法刻蚀的过程：腐蚀性气体离子的产生离子向衬底的传输吸附及反应衬底表面的腐蚀钝化及去除腐蚀反应物的排除干法腐蚀的主要形式：*纯化学过程：（等离子体腐蚀)*纯物理过程：(离子刻蚀、离子束腐蚀）*物理化学过程：反应离子腐蚀RIE感应耦合等离子体刻蚀ICP.在物理腐蚀方法中利用放电时所产生的高能惰性气体离子对材料进行轰击腐蚀速率与轰击粒子的能量、通量密度以及入射角有关；在化学腐蚀中惰性气体（如四氟化碳）在高频或直流电场中受到激发并分解（如形成氟离子）然后与被腐蚀材料起反应形成挥发性物质；在物理化学结合的方法中既有粒子与被腐蚀材料的碰撞又有惰性气体与被腐蚀材料的反应。反应离子刻蚀等离子腐蚀•离子轰击的作用：1.将被刻蚀材料表面的原子键破坏；2.将再淀积于被刻蚀表面的产物或聚合物打掉DRIE、ICP刻蚀工艺1.现象（1）各向同性腐蚀（2）各向异性腐蚀（3）溅射腐蚀（1）速率高（2）环境清洁工艺兼容性好。（3）掩膜选择性好>30：1（4）表面光洁度好应力集中少（5）无晶向限制（1）好的截面形状易于满足铸模要求。（2）高的腐蚀速率适于体硅要求。（3）利用各向同性腐蚀满足牺牲层腐蚀要求。（4）可用于活动结构制作。（5）可用于高深宽比结构制作。反应离子深刻蚀反应离子深刻蚀的要求：需要较高的刻蚀速率否则刻穿500um厚的硅片需要太长的时间；需要极好的各向异性即刻蚀的边壁垂直。除了离子物理溅射之外反应离子刻蚀从本质上是各向同性为了阻止或减弱侧向刻蚀只有设法在刻蚀的侧向边壁沉积一层抗刻蚀的膜。Bosch工艺和Cryogenic工艺八氟环丁烷离化后在底面和侧壁形成聚合物钝化层。通入刻蚀气体SF6刻蚀掉底部钝化层并进一步刻蚀硅。新暴露的侧壁被新的钝化层覆盖。离子溅射刻蚀反应气体刻蚀参数其它物理刻蚀技术固体激光器◎YAG（结晶母材由钇、铝和石榴石构成）激光器◎红宝石激光器电火花加工利用两个电极间的火花放电产生的高热使火花放电区的材料熔化；对材料的要求是导电特点：可加工导体或半导体超硬材料非接触加工可制作高深宽比结构工作原理：工件接阳极工具（铜或不锈钢）接阴极两极间加直流电压6～24V极间保持0.1～1mm间隙。在间隙处通以6～60m/S高速流动电解液形成极间导电通路工件表面材料不断溶解溶解物及时被电解液冲走。工具阴极不断进给保持极间间隙。工件与磨轮保持一定接触压力突出的磨料使磨轮导电基体与工件之间形成一定间隙。电解液从中流过时工件产生阳极溶解表面生成一层氧化膜其硬度远比金属本身低易被刮除露出新金属表面继续进行电解。电解作用与磨削作用交替进行实现加工。电子束加工真空条件下利用电流加热阴极发射电子束经控制栅极初步聚焦后由加速阳极加速通过透镜聚焦系统进一步聚焦使能量密度集中在直径5～10μm斑点内。高速而能量密集的电子束冲击到工件上被冲击点处形成瞬时高温（几分之一微秒时间内升高至几千摄氏度）工件表面局部熔化、气化直至被蒸发去除。离子束加工超声波加工超声波加工工作原理：喷粉加工喷粉加工的特点：喷粉加工只适于脆性材料如玻璃和硅材料不适于韧性材料选择喷粉加工的掩模除了需要韧性外还需要足够的厚度喷粉加工是纯粹的机械加工加工分辨率一般在50um以上表面粗糙度一般在um量级作业