1、MEMS的制造技術主要包括兩類技術：體微加工和表面微加工。這兩類加工技術的基本材料都用硅，而加工工藝的基礎都是集成電路制造技術。 1.表面微加工技術，來自金屬膜的概念。在硅腐蝕的基礎上，采用不同薄膜淀積腐蝕方法，在硅片表面形成不同形狀的層狀微結構。 2. LIGA技術 3.鍵合工藝，按界面材料的性質，可分為兩大類：（1）硅/硅基片的直接鍵合工藝；（2）硅/硅基片的間接鍵合 4.1. 體微加工硅的體微加工技術包含硅的濕法和

2、干法技術，硅刻蝕自終止技術、LIGA技術、以及DEM技術。,第四章制造技術MEMS 的,第四章制造技術MEMS 的,4.1.1. 蝕的濕法技術 硅刻腐 EMS中的體微加工的硅體刻蝕濕法技術原理介紹如下： 硅表面上的點便作為隨機分布的局部區(qū)域的陽極與陰極。由于這些局部區(qū)域化電解電池的作用，硅表面發(fā)生了氧化反應并引起相當大的腐蝕電流，一般超過100A/cm2。硅表面的缺陷、腐蝕液的溫度、腐蝕液所含的雜質、腐蝕時擾動方式以及硅腐蝕液

3、界面的吸附過程等因素對刻蝕速度以及刻蝕結構的質量都有很大的影響。用于這種化學腐蝕的化學試劑很多，常用的有HF-HNO3(氫氟酸-硝酸)腐蝕系統(tǒng)（各向同性腐蝕），,第四章制造技術MEMS 的,KOH、EDP腐蝕系統(tǒng)（各向異性腐蝕）。對于HF-HNO3和H2O（或CH3COOH 乙酸）腐蝕系統(tǒng)，硅腐蝕的機理是，首先硅表面的陽極反應為 Si+2h+ Si2+

4、 (4-1)這里h+表示空穴即Si得到空穴后原來的狀態(tài)升至較高的氧化態(tài)。腐蝕液中的水解離發(fā)生下述反應： H2O=(OH)-+H+ (4-2) Si+與（OH）結合為： Si2+2(OH)- Si(OH)2

5、 (4-3)接著Si(OH)2放出H2并形成SiO2，即Si(OH)2 SiO2+ H2 (4-4),,,,,由于腐蝕液中存在HF，所以O2立即與HF反應，反應式為SiO2+6HF H2SiF6+2 H2O (4-5)早期研究結果表明，對于KOH（氫氧化鉀）、H2O和（CH3）2C

6、HOH（異丙醇，即IPA）腐蝕系統(tǒng)，硅的腐蝕機理的反應式如下： KOH+ H2O=K++2OH-+H+ (4-6)Si+2OH-+4 H2O Si(OH)2- (4-7)即首先將硅氧化成含水的硅化合物，結合反應如下式表示：

7、 (4-8) 絡合物 絡合物,,,由上述反應方程可知，首先KOH將硅氧化成含水的硅化合物，然后與異丙醇反應，形成可溶解的硅，這樣絡合物不斷離開硅的表面。水的作用是為氧化過程提供OH-。 硅無論是在HF-HNO3腐蝕系統(tǒng)中，還是在KOH腐蝕系統(tǒng)中，其

8、腐蝕過程既可受反應速率限制，也可受擴散限制 . 如果腐蝕取決于化學反應速率，這種過程稱為反應速率限制。如果腐蝕劑通過擴散轉移到硅片表面的則稱為擴散限制。與反應速率限制過程相比，擴散限制過程活化能較低，所以它對溫度變化較為敏感.如果在腐蝕過程中腐蝕條件發(fā)生變化，例如溫度和腐蝕液的化學成分發(fā)生變化，將會改變速率限制 。,整個過程決定單晶腐蝕的其他因素包括：晶體取向、導電類型、摻雜原子濃度、晶格損傷以及表面結構。 如果在單

9、晶硅各個方向上的腐蝕速率是均勻的稱為各向同性刻蝕，而腐蝕速率取決于晶體取向的則稱為各向異性腐蝕。在一定的條件下腐蝕具有一定的方向躍居第一，是硅單晶片腐蝕過程中的重要特征之一。,4.1.2 硅體的各向同性刻蝕 硅體的各向同性刻蝕在MEMS制造中有著極為廣泛的應用.而硅的各向同性腐蝕最常用的腐蝕液為HF-HNO3加水或者乙酸系統(tǒng)(通常稱為HNA系統(tǒng)) HNA系統(tǒng)中，其腐蝕機理：硝酸硅發(fā)生氧化反應生成二氧化硅然后由HF將二

10、氧化硅溶解，其反應式Si+HNO3+HF=H2SiF6+HNO2+H2O+H2 (4-10) 在這種腐蝕系統(tǒng)中，水和乙酸（CH3COOH）通常作為稀釋劑，在HNO3溶液中，HNO3幾乎全部電離，因此H+濃度較高，而CH3COOH是弱酸，電離度較小，它的電離反應為 CH3COOH=CH3COO-+H+ (4.11),圖4.

11、2表面取向對腐蝕速率的影響與溫度的關系,圖4.3 腐蝕速率與溫度的關系（高HF區(qū)，無稀釋）自下而上每族曲線對應的配比為：95%HF+5% HNO3， 90%HF+10% HNO3，85%HF+15 HNO3,圖4.4 腐蝕速率與溫度的關系（H2O稀釋） 65%HF+20% HNO3+15%H2O， 20%HF+60% HNH3+20%H2O,圖4.5腐蝕速率與成分的關系,圖4.6 硅的等腐蝕線（HF：HNO3：稀釋

12、劑）,圖4.6給出了分別用H2O和CH3COOH作為稀釋劑的HF+ HNO3，系統(tǒng)腐蝕硅的等腐蝕線（常用的濃酸的重量百分比是49.2%HF和69.5% HNO3）。用H2O和CH3COOH作為稀釋劑的功能基本相似，其共同特點有：（1）在低HNO3及高HF濃度區(qū)（見圖4.6的頂角區(qū)），等腐蝕曲線平行于等HNO3濃度線，由于該區(qū)有過量的HF可溶解反應產物SiO2，所以腐蝕速率受HNO3的濃度所控制。 （2）在低HF高HNO3區(qū)（見圖4.

13、6的右下角），等腐蝕線平行于HF濃度線。（3）當HF?HNO3=1?1，稀釋液濃度百分比小于10%時，隨稀釋液的增加對腐蝕速率影響較大草原稀釋液從10%?30%，腐蝕速率隨秋耕釋液的增加呈減?。幌♂屢捍笥?0%后，稀釋的微小變化會引起腐蝕速率的很大變化。,。4.1.3    硅體的各向異性刻蝕硅體的各向異性刻蝕在MEMS制造中起著極其重要的作用，硅體的各向異性腐蝕機理為在有些溶液中單晶硅的腐蝕速率取決

14、于晶體取向，即在某種晶體取向上硅的腐蝕速率非常快，而在其他方向上腐蝕速率又非常慢?；诠璧倪@種腐蝕特性，可在硅基片上加工出各種各樣的微結構。硅體的各向異性腐蝕液的種類很多。最常用的（100）/（111）腐蝕速率比最大的是KOH腐蝕液。用KOH腐蝕液腐蝕單晶硅晶體其在三個常用晶面方向上的腐蝕速率情況是（100）>（110）>（111）。而（100）/（111）的最大腐蝕速率可達400?1 圖4.7給出了硅單晶片各向異性腐蝕

15、示意圖。,圖4.7 硅單晶片各向異性腐蝕示意圖,Wb=W0-2Lcos54.7o其中L是腐蝕深度。1、氫氧化鉀的刻蝕機理 硅體的各向異性刻蝕的腐蝕劑基本是堿性溶液，而氫氧化鉀溶液占一半以上，因此氫氧化鉀是硅體的各向異性腐蝕重要的和常用的腐蝕劑。 2、各向異性刻蝕的物理機理,圖4.8 各向異性的物理機理,腐蝕,3、腐蝕速率,圖4.9 腐蝕速率測試掩膜版,圖4.10 腐蝕后的測試圖形顯示,表4.3在不同KOH濃度和溫度情況下

16、,(100)面硅的腐蝕速率（m/h),4、體刻蝕的基本結構 硅體在氫氧化鉀溶液中，各向異性腐蝕，利用此性能可制作各種各樣微機械基本結構如圖4.11所示。,圖4.11體硅微機械的基本結構,一般需要刻蝕制作薄膜時，掩膜開的窗口必須比膜的尺寸大，其傾斜的角度由幾何計算得到為54.7O，而斜坡所占的面積也可計算得到。多晶硅所需刻蝕的深度為O時，單邊斜坡所占的長度 L=0.71D (4.

17、18)4.1.4 硅刻蝕的干法技術 干法刻蝕具有分辨率高、各向異性腐蝕能力強、腐蝕的選擇比大，以及能進行自動化操作等優(yōu)點。因此，干法刻蝕在體微加工中將逐漸占有重要地位。干法刻蝕的過程可分為以下幾個步驟 ：（1）腐蝕性氣體粒子的產生；（2）粒子向襯底的傳輸 (3）襯底表面的腐蝕； （4）腐蝕反映物的排除。干法腐蝕的種類很多，其中有： 物理方法：離子腐蝕（濺射）Ion Etching(IE),離子束腐蝕Ion B

18、eam Etching(IBE)；,化學方法：等離子體腐蝕 Plasma Etching(PE); 4.1.4.1 物理腐蝕技術 （1）離子腐蝕（Ion Etching ，IE）,圖4.12平行板反應器的結構原理,（2）離子束腐蝕（Ion Beam Etching，IBE） 離子束腐蝕是一種利用惰性離子進行腐蝕的物理腐蝕。在離子束腐蝕中，被腐蝕的襯底和產生離子的等離子區(qū)在空間是分離的，如圖4.13所示。,圖4.13 離子束腐

19、蝕裝置結構原理,圖4.14 在純物理離子腐蝕中出現(xiàn)的制造物的原理示意圖,4.1.4.2 物理和化學腐蝕過程相結合 除去純物理和純化學干法腐蝕方法外，由于化學腐蝕所具有的高選擇性和物理腐蝕所具有的各向異性，目前主要是將這兩種方法組合起來使用。（1）等離子體腐蝕（Plasma Etcing, PE） （2）反應離子腐蝕（Reactive Ion Etching,，RIE）（3）反應離子束腐蝕 4.2 硅體刻蝕自停止技術 硅體刻

20、蝕自停止技術是體微加工中關鍵技術之一。它利用不同晶格取向的硅和摻雜濃度不同，使硅在不同的腐蝕液中表現(xiàn)出不同的腐蝕性能。4.2.1重摻雜自停止腐蝕技術可以認為KOH溶液對重摻雜硅基本上不腐蝕；同時又知道，重摻雜硼的硅腐蝕自停止效應比重摻雜磷的硅更,明顯，所以工藝中常用重摻雜硼的硅作為硅腐蝕的自停止層材料。圖4.15為重摻雜硼硅腐蝕的自停止腐蝕工藝。其工藝流程為：,,,,圖4。15 重摻雜硼的硅自停止腐蝕工藝,具有的高選擇性和物理腐蝕所

21、具有的各向異性，目前主要是將這兩種方法組合起來使用。 4.2.2 （111）面自停止腐蝕技術 圖4.16為（111）面自停止腐蝕工藝。其工藝流程為：4.2.3 p-n結腐蝕自停止技術 p-n結腐蝕自停止是一種使用硅的各向異性腐蝕劑如氫氧化鉀的電化學腐蝕自停止技術，它利用了N型硅和P型硅在各向異懷腐蝕液中的鈍化電位不同這一現(xiàn)象。圖4.17給出了在氫氧化鉀腐蝕液（65℃，40%）中（100）晶向P型硅和N型硅樣品的電流一電壓特性。

22、 4.2.4電化學自停止腐蝕技術圖4.20是一種典型的電化學腐蝕自停止方法。,圖4.16 （111）面自停止腐蝕工藝,圖4.17 P型和N型硅在KOH腐蝕液中的特性,圖4。20 電化學腐蝕系統(tǒng),,圖4.21 硅在5%HF中的電化學腐蝕I?V,4.2 LIGA體微加工技術 LIGA體微加工技術由四個工藝組成部分：LIGA掩模板制造工藝；X光深層光刻工藝；微電鑄工藝；微復制工藝。其工藝流程如圖4.22所示。4.3.1 LIGA掩

23、膜板制造工藝 LIGA掩模板必須能有選擇地透過和阻擋X光，一般的紫外光掩模板不適合做LIGA掩模板。表4.4 LIGA掩模板的X光透光薄膜材料的性能及其優(yōu)缺點,圖4.22 LIGA技術的工藝流程,4.3.2 X光深層光刻工藝X光深層光刻工藝需平行的X光光源，由于需要曝光的光刻膠的厚度要達到幾百微米，用一般的X光光源需要很長的曝光時間，而同步輻射X光光源不僅能提供平行的X光，并且強度是普通X光的幾十萬倍，這樣可以大大縮短曝光時間。

24、 圖 4.23 X光過渡掩模板制造工藝流程圖,（2） X光光刻膠 （3）同步輻射X光曝光 （4）光刻膠顯影 4.3.3微電鑄工藝 目前鎳的微電鑄工藝比較成熟，鎳較穩(wěn)定，且具有一定的硬度，可用于微復制模具的制作。由于金是LIGA掩模板的阻擋層，所以，

25、在LIGA技術中，金的微電鑄技術非常重要。有些傳感器和執(zhí)行器需要有磁性作為驅動力，所以，具有磁性的鐵鎳合金的微電鑄對LIGA技術也很重要。其他如銀、銅等也是LIGA技術常用的金屬材料。 LIGA的微電鑄工藝技術難點之一，是對高深寬比的深孔、深槽進行微電鑄。 4.3.4微復制工藝,由于同步輻射X光深層光刻代價較高,無法進行大批量生產，所以LIGA技術的產業(yè)化只有通過微復制技術來實現(xiàn)。目前微復制方法主要有兩種，注塑成型和模壓

26、成型，圖4.29給出了注塑成型和模壓成型兩種微復制方法的工作原理。其中注塑成型適用于塑料產品的批量生產，模壓成型適用于金屬產品的批量。,圖4.29兩種微復制方法的工作原理,4.3.5 LIGA技術的擴展 4.3.5.1準LIGA技術 準LIGA技術是用紫外線或激光光刻工藝來代替同步輻射X光深層光刻工藝，該技術需高光敏性的光刻膠厚膠，目前利用該技術能刻出100m厚的微結構，但側壁垂直度只有850左右，只能部分代替LIGA技術，適用于對

27、垂直度和深度要求不高的微結構加工。圖4.30給出了用紫外線光刻獲得的厚60m的光刻膠及電鑄出的鐵鎳合金微結構電鏡照片。4.3.5.2 犧牲層LIGA技術 在微機械制造領域，很多情況下需要制造可活動的零部件，例如微閥、微馬達和微加速度計等。利用犧牲層LIGA技術可制造活動的微器件，圖4.31給出了犧牲層LIGA技術工藝原理圖。4.3.5.3 LIGA套刻技術,圖4.31 犧牲層LIGA技術工藝原理圖,LIGA技術中，利用套刻技術

28、獲得含有臺階的微結構，該技術在第一次光刻、微電鑄的基礎上進行第二次套刻技術獲得的微變速齒輪電鏡照片。4.3.5.4傾斜曝光技術在LIGA技術中，可以通過傾斜曝光獲得一些特殊的圖形，如圖4.34所示傾斜曝光原理圖，圖4.35給出通過傾斜曝光獲得的復雜微結構電鏡照片4.3.6 DEM技術 DEM技術充分利用了硅體微加工技術和LIGA技術的優(yōu)點，解決了硅體微加工技術中只能加工硅材料的局限。該技術不像LIGA技術那樣需昂貴的

29、同步輻射光源和特制的X光掩模板。利用該技術可對非硅材料，如金屬、塑料或陶瓷進行高深寬比三維加工。,,,該技術的開發(fā)成功，將開拓微加工新領域，對我國微機電系統(tǒng)的研究起到很好的推動作用。4.4表面微加工4.4.1表微加工機理 圖4.41給出了表面微加工的基本過程：首先在硅片上淀積一隔離層，用于電絕緣或基體保護層；然后淀積犧牲層和圖形加工，再淀積結構層并加工圖形；最后溶解犧牲層，形成一個懸臂梁的微結構。,圖4.41 表面微機械加工原

30、理示意圖,與體微加工相比較，表面微加工技術對于微小結構的尺寸更易控制。(1)表面微加工使用的材料 表面微加工要求所應用的材料是一組相互匹配的結構層、犧牲層材料 .(2)表面微加工的特點 與體微加工和鍵合相比較，在表面微加工中，硅片本身不被刻蝕。沒有孔穿過硅片，硅片背面也無凹坑。比較兩者結構尺寸（如表4.8所示），可以看出表面微加工適用于微小結構件的加工，結構尺寸的主要限制因素是加工多晶硅的反應離子刻蝕（RIE）工藝。表面微加工形

31、成的層狀結構特點為微器件設計提供了較大的靈活性。在中心軸上加工轉子是不可能的，而采用鍵合又會使工藝變得非常復雜，而表面微加工技術的另一個主要特點是可實現(xiàn)微小可動部件的加工。,4.4.2多晶硅的表面微加工 在多晶硅的表面微加工中，以摻雜或未摻雜的多晶硅作為結構材料，氧化硅作為犧牲層材料，氮化硅作為基體絕緣材料，氫氟酸作為化學腐蝕劑組成一組合理的材料系。目前在硅表面已經能夠加工復雜的表面微結構零件，如懸臂梁、齒輪組、渦機、曲柄、鑷子等。

32、多晶硅表面微加工已是許多靜電執(zhí)行器的主要加工手段。4.4.2.1多晶硅的淀積 4.4.2.2淀積態(tài)的薄膜應力 4.4.2.3未摻雜薄膜的退火4.4.2.5二氧化硅 在集成電路工藝中，二氧化硅是一種多用途的基本材料，它通過熱氧化生長和為滿足不同要求采用。,圖4.45 平均殘余應力與退火溫度的關系曲線,不同工藝淀積獲得.二氧化硅的腐蝕速率對溫度最敏感，溫度越高，腐蝕速率越快，腐蝕時必須嚴格控制溫度。4.4.2.6氮

33、化硅 在集成電路工業(yè)中，氮化硅（Si3N4）廣泛用于電絕緣和表面鈍化。PECVD氮化硅主要用于集成電路的鈍化，由于氮化硅的多孔性，在HF中其腐蝕速率高于熱法生長的二氧化硅，因而在表面微結構中應用不多 ,主要應用于多晶硅表面微結構的基體絕緣。4.4.2.7磷硅玻璃（PSG） 磷硅玻璃也是一種應用廣泛的犧牲層材料。其淀積應力比二氧化硅小，其制備工藝：LPCVD采用SiO4、O和PH3，PECVD應用SiH4、N2O和PH3或四乙氧

34、硅烷（TEOS），三甲亞磷酸鹽（TMP）淀積而成。,4.4.2.8粘附現(xiàn)象 在犧牲層被刻蝕后，微器件要進行漂洗和吹干。在器件浸入和提出溶液的過程中，溶液蒸發(fā)會產生一個很大的毛細管作用力，把微器件拉向基體產生粘附現(xiàn)象，在兩表面之間形成接角力。,圖4.49 微器件粘附形成（a）和解決方法（b）示意圖,4.4.3多晶硅的機械特性 應用于表面微構件的薄膜存在著較大的殘余應力該殘余應力場對薄膜淀積條件和后工藝過程十分敏感這些殘余應力影響著構

35、件負載特性、輸出、頻率其他重要運行參數(shù)，所以在形成一個表面微加工工藝以前充分理解和掌握這些機械特性4.4.3.1原位特性試驗裝置 薄膜本征應變場估價的試驗裝置是測量薄膜與基體分離后產生的尺寸變化。當薄膜與基體分離后，薄膜的應力得到松弛，其伸長或縮短正比于本征應變場的大小，試驗裝置為應力松弛提供了直接與間接的測量。(1)懸臂梁 測量懸臂梁的形變，可獲得應變松弛的大小。薄膜殘余應變與梁尺寸變化如下式表示：,（4-24）,式

36、中為殘余應變；L0為懸臂梁原始長度；L為與基體分離后懸臂梁的長度。 （(2)）微 橋 對于細長部件，當端點負載超過其臨界值 發(fā)生彎曲時，Guckel等人提出測量局部應變場的裝置。公式（4-25）為軸向負載細梁Euler（歐拉）彎曲應變的表達式

37、 （4-25）,式中：K為邊界尺寸相關的常數(shù)；t為薄膜厚度；L為梁的長度。,圖4.51所示微橋長度與彎曲應變的關系曲線，其本征應變值于—3.2×10-4和5.6×10-4之間。,圖4.51微橋長度與Euler變曲應變關系,4.4.3.2 殘余應力梯度 實際上薄膜淀積后還要經歷許

38、多道工藝，面內in-plane）應力通常隨薄膜厚度而變，該應力的改變形成一個本征彎曲矢量M，其大小由下式給出： （4-28）式中：t為薄

39、膜厚度；σx（y）為薄膜中心到y(tǒng)距離面內應力的大小。圖4.53給出了δ（χ）/χ與χ的關系曲線。.4.4.3.4負載響應特性 前面討論了測量薄膜殘余應力大小和均勻性的方法，大量其他的薄膜機械性能如楊氏模量、泊松比和屈服強度等對微構件特性也起著同樣重要的作用，這些性能對,圖4.53 撓曲度δ（χ）與懸臂梁長度χ的關系,材料性質也十分敏感，必須給予充分的注意。用一負載可調節(jié)器的納米壓痕儀（Nanoindenter）來評價

40、懸臂梁的機械特性 4.5鍵合技術 鍵合技術包括有陽極鍵合技術，硅/硅基片直接鍵合，其他硅一硅間接鍵合技術等。陽極鍵合又稱靜電鍵合或協(xié)助鍵合，具有鍵合溫度較低，與其他工藝相容性較好，鍵合強度及穩(wěn)定性高，鍵合設備簡單等優(yōu)點。因此廣泛應用于硅/硅基片之間的鍵合、非硅材料與硅材料、以及玻璃、金屬、半導體、陶瓷之間的互相鍵合。,4.5.1.1    4.5.1.1陽極鍵合機理 陽

41、極靜電鍵合的機理：在強大的靜電力作用下，將二被鍵合的表面緊壓在一起；在一定溫度下，通過氧一硅化學價鍵合，將硅及淀積有玻璃的硅基片牢固地鍵合在一起. 陽極鍵合質量控制的主要因素：在硅片上淀積玻璃的種類，硅基片的準備，鍵合工藝和鍵合設備。 (1) 玻璃種類對鍵合質量的影響 (2) 高質量的硅基片準備工藝 (3 (3) 控制陽極鍵合工藝參數(shù)保證鍵合質量 (4) 鍵合裝置對鍵合質量的影響 陽 4.

42、5.1.3 極鍵合技術的應用 硅/硅陽極鍵合的許多實例是在微電子器件中制造SOI（silicon on insulate）結構，此處介紹一種具體工藝流程，如圖4.61所示。 .。,,圖4.61 陽極鍵合在SOI結構中的應用,（1）在第一塊硅基片上用各向異性刻蝕技術刻出U型溝槽，并作氧化處理。（2）在上述氧化處理的表面上沉積100厚的多晶硅。（3）將多晶硅表面磨平，拋光后再氧化?；蛘咴诖藪伖獾谋砻嫔蠟R射沉積0.5~20厚的

43、Corning7740玻璃層。（4）選擇合適的陽極鍵合工藝參數(shù)，將該基片與中一硅基片進行陽極鍵合。,（5）對第一塊硅片進行減薄，SOI結構基本完成，可用作專用器件的制造。4.5.2 硅/硅基片直接鍵合技術 硅/硅基片直接鍵合，又稱硅的熔融鍵合。應用這種鍵合技術必須符合兩個要求：拋光的兩個基片表面必須緊密接觸；兩者界面處的硅原子能形成穩(wěn)定的鍵。4.5.2.1 硅/硅基片直接鍵合機理 拋光清洗后的硅基片表面，一般存在一

44、層很薄的1～6nm氧化物，以區(qū)別于熱法生成的氧化物，該薄層氧化物為本征氧化物（native oxide）。在實際結構應用中，有的是硅/硅直接相鍵合，有的是硅/二氧化硅直接鍵合，也有的是二氧化硅/二氧化硅鍵合。4.5.2.2 硅-硅直接鍵合工藝及其質量控制,鍵合質量主要受鍵合界面處空洞存在的影響。因此要控制工藝參數(shù)對界面空洞形成及清除。（1）鍵合前基片表面預處理工藝 （2）鍵合溫度的控制 （3）鍵合強度 4.5.2.

45、3 鍵合基片界面處的微缺陷 4.5.3 其他硅-硅間接鍵合工藝硅-硅間接鍵合工藝還有多種，如有膠水、低溫玻璃、金硅（金錫）共晶及其他金屬，用合金中間層來達到鍵合目的。4.5.3.1 金硅共晶鍵合金硅共晶鍵合的基本機理：在超大規(guī)模集成電路技術中硅芯片與基片的焊接經常使用金硅“焊錫”。金膜的厚度對鍵合質量有一定的影響，若金膜太薄，沒有足夠的共晶熔體覆蓋整個鍵合界面，且冷卻下來后，該合金是硅加金二,相共晶，不太可能實現(xiàn)100%面

46、積的鍵合。而若金膜太厚，則成本高、內應力大，對硅-硅鍵合的成本和質量也有影響，推薦的金膜厚度為100~1000nm。 金膜共晶鍵合的缺點：是對空腔密封器件性能的長期穩(wěn)定性，以及硅帶隙結構的破環(huán)，同時當硅被金污染后，載流子的壽命急劇減小。4.5.3.2其他間接鍵合工藝 研究較多的其他硅/硅間接鍵合工藝是采用具有低軟化溫度的玻璃作為中間層。還有一種最簡單的間接鍵合工藝是利用各種膠水。4.6其他微加工技術 其他微加

47、工技術分為三類：超精密機械加工；非切削加工及物種加工技術。,第四章思考題1.MEMS制造工藝有哪兩類主要技術？敘述各類技術的主要內容。2. 敘述硅刻蝕的濕法技術的主要工藝流程。各向同性刻蝕的特點是什么？各向異性刻蝕的機理是什么？。3．敘述硅刻蝕的干法技術主要工藝流程。4.什么是物理腐蝕技術及物理和化學腐蝕過程相結合？5.簡要敘述電化學自停止腐蝕技術。6.LIGA體微加工技術的組成部分是什么？及其主要工藝流程。7.什么是微

48、電鑄工藝？微電鑄工藝的難點是什么？如何解決？8.什么是微復制工藝及其工作原理？9.LIGA的變化技術有哪幾種？其特點是什么？,10.MEMS制造工藝中表面微加工的機理和特點是什么？11.二氧化硅在各種生長與淀積過程中，各有什么優(yōu)缺點。12.氮化硅在LPCVD的淀積條件是什么？13.為什么說鍵合技術是MEMS制造工藝中重要的組成部分。14.什么是陽極鍵合技術，其機理及陽極鍵合質量的影響因素。15.應用硅/硅基片直接鍵合技術的

49、要求是什么？,第二章 MEMS的設計,另外 KJ法的派生有累積KJ法。累積KJ法是基于收集信息系統(tǒng)化的一種方法，為解決實際問題存在一種了解信息結構而客觀的觀點。根據(jù)一種“W形態(tài)問題解決的模型”Kawakita建議從2個周期到6個周期累積法使問題得到解決。如圖2.8所示。圖2.8 KJ法W型態(tài)問題解決流程圖（a）基礎概要：問題解答的步驟（b）KJ法的6個周期,,2.1.2 M Nakayama法M．Nakayama法