mems微制造技术(科普：微机电系统（MEMS）常见制造工艺)

微机电系统（MEMS）是芯片领域焦点之一，在消费电子，新能源汽车和医疗电子方面有着广泛的应用。MEMS制造是在集成电路（IC）制造技术基础上，随着微加工技术的成熟而逐渐发展起来的，相比于集成电路制造，MEMS器件包含三维微型结构以及可动结构，使得MEMS器件的制造极为复杂。

MEMS传感器种类繁多，主要的MEMS传感器包括运动传感器、压力、麦克风、环境、光传感器等。其中运动传感器可分为陀螺仪、加速度计、磁力计。不同MEMS传感器的结构各不相同，往往具有悬空、高深宽比等特征，因此目前MEMS器件制造工艺也较多。今天专业mems测试设备方案服务商SPEA将为大家简单介绍下mems主要制造工艺。

MEMS制造工艺主要包括表面微加工技术、体微加工技术、LIGA技术等。表面微加工技术是利用薄膜沉积、光刻、刻蚀等方法，通过将材料逐层添加在基底上，最后去除牺牲层从而构造微结构。

1、体微加工技术-湿法刻蚀

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。最早的刻蚀技术是利用溶液与薄膜间所进行的化学反应，来去除薄膜未被光刻胶覆盖的部分，而达到刻蚀的目的。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）联氨的水溶液等。湿法刻蚀的过程：

1、反应物扩散到欲被刻蚀材料的表面：

2、反应物与被刻蚀材料反应；

3、反应后的产物离开刻蚀表面扩散到溶液中，随溶液被排出。

在上述三步反应中，进行速度最慢的就是控制刻蚀速率的步骤，也就是说，该步骤的进行速率就是反应速率。通常情况下，是通过控制溶液的浓度和反应温度来控制反应的速度，溶液浓度制约着反应物和反应产物到达或离开反应表面的速度，而温度控制着化学反应的速度。

2、体微加工技术-干法深刻蚀

干法深刻蚀以其高深宽比的特性，正在被越来越多地应用于体微加工技术，利用不同的刻蚀气体及保护气氛，干法刻蚀也可以刻蚀多晶硅、二氧化硅、金属等材料，具有极高的应用价值。目前，干法深刻蚀已经被广泛应用于微传感器、微执行器、微医疗器件等领域。

干法深刻蚀具有以下特点：刻蚀速率较高，比一般的湿法刻蚀速率的2~15倍；具有高深宽比，能够穿透整个硅片；被刻蚀材料的晶向对刻蚀结构基本无影响，能够刻蚀出任意形状的垂直结构；被刻蚀材料与阻挡材料的刻蚀选择比高，容易保护。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。

3、表面微加工技术

表面微加工涉及的主要技术包括薄膜淀积、光刻和刻蚀：薄膜淀积技术是指在衬底表面通过物理或化学方法沉积一层纳米级或微米级厚度的薄膜；光刻是一种将光学掩模版上的图形复制到衬底表面的工艺，即通过对光刻胶层进行有选择性的光源照射，改变胶层的化学性质，然后利用显影液溶解光刻胶上发生化学变化的可溶解区域得到图形的过程。

表面微加工技术通过在牺牲层薄膜上淀积结构层薄膜，再移除牺牲层释放结构层，从而达到结构可动的目的，其主要步骤包括淀积薄膜、光刻图形化、淀积牺牲层薄膜、牺牲层图形化、淀积机械结构层薄膜、机械结构层图形化、去除牺牲层（释放结构）表面微加工技术可以实现加工10μm厚度内的微结构，可以实现多层悬空结构，是MEMS加工工艺中不可替代的微加工技术，因其加工结构的特殊性而对器件的力学性质要求较高，并且需要解决粘连、残余应力、摩擦、驱动等问题。

MEMS传感器集成通信、CPU、电池等组件及多种传感器，相对于传统传感器，具备体积小、功耗低、成本低、集成度高、智能化等特点，具有光明的产业前景，但是在高端MEMS传感器领域普遍受到西方国家制约。期待在国家对MEMS产业的支持下，我国的mems将迎来发展机遇期。