Технология микрофабрикации, ориентированная на МЭМС, формируется на основе интегральных схем, и в ней используются сверхточная обработка, ионное травление с глубокой реакцией, технологии LIGA и квази-LIGA, технология молекулярной сборки и т. д.. Средства обработки включают в себя электронный луч, ионный луч, фотонный луч (ультрафиолетовый, рентгеновский и лазерный), атомный луч, молекулярный луч, плазму, ультразвук, микроволны, химические, электрохимические и так далее.

1.1 Технология сверхточной обработки

Технология сверхточной обработки - это использование режущих инструментов для изменения формы материала или разрушения поверхностного слоя материала, в виде стружки, которую необходимо удалить для достижения требуемой формы. Например, монокристаллический алмазный инструмент для токарной и фрезерной обработки, технология микросверления микросверлами и технология микрошлифования. Сверхточная обработка характеризуется возможностью достижения сложной трехмерной формы обработки, была успешно произведена в размере 10 ~ 100 мкм крошечных трехмерных компонентов. Наименьший диаметр вала составляет 10 мкм.

1.2 Технология микрофабрикации кремния

Кремний является самым основным материалом для микрообработки, и технология микрофабрикации обычно включает в себя кремниевые материалы. Являясь продолжением технологии производства кремниевых интегральных схем, технология микрофабрикации кремния в основном относится к производству различных микромеханических деталей на основе кремниевых материалов.

(1) Литография интегральных микросхем

Процесс фотолитографии интегральных схем: первая подложка (в основном кремний) окисляется для формирования защитной пленки SiO2; затем покрывается фотополимером на защитной пленке; использование масок в предписанной экспозиции источника света; проявка; травление с помощью травильного агента для травления защитной пленки оконной части последнего удаления фотополимера и получения маски на графике той же микротонкой графики.

Влияние на наименьший размер графического изображения (разрешение) оказывают следующие факторы: экспозиционные характеристики фотополимера, толщина и равномерность слоя пленки, влияние луча источника света на экспозиционные характеристики фотополимерного слоя (дифракция, рассеяние), процесс проявки и обработки травлением, методы экспонирования и так далее. Методы экспонирования включают контактный, бесконтактный и проекционный типы. Контактное воздействие может быть получено менее мкм точности, но не подходит для массового производства, потому что маска в процессе воздействия, чтобы нести механическую нагрузку, контактная поверхность легко быть поцарапаны частицами; близко к типу воздействия, в маске и подложке между 20 ~ 50 мкм зазор, который уменьшает износ маски, но из-за дифракционных эффектов, точность ограничена 2 мкм; проекция воздействия может быть получено около 0,5 мкм структурной точности.

(2) Микрообработка тела

Объемная микрообработка позволяет изготавливать кремниевые микроструктуры в трех измерениях, что дает возможность получать микромеханические детали с высоким аспектным отношением непосредственно на кремниевых пластинах. Кремниевые пластины предварительно обрабатываются оптическим травлением, а затем удаляется обнаженный материал резиста. Избирательное использование раствора для анизотропного травления резиста позволяет получить на подложке глубокие канавки, а оставшийся резист можно использовать в качестве маски, при этом окончательная форма определяется только ориентацией решетки подложки.

С помощью этой технологии можно создавать различные конструкции, такие как мосты, балки, пленки и т.д.

Пластины, изготовленные с помощью объемной микрообработки, могут быть соединены с помощью склеивания или других методов соединения для формирования сложных трехмерных структур.

Поскольку ориентация решетки кремния постоянна, с помощью этой техники невозможно сформировать простые круги, цилиндрические отверстия или объемы. Для точного построения пластины необходим точный контроль над тем, когда прерывать процесс травления.

(3) Микрообработка поверхности

С помощью технологии микрообработки поверхности можно создавать кантилеверные структуры или тонкие пленки, свободно выступающие над поверхностью подложки. Процесс происходит следующим образом:

(i) формирование так называемого жертвенного слоя с помощью фотолитографии; (ii) селективное удаление поверхностных материалов; (iii) нанесение структурного слоя поликремния; (iv) фотолитографическое травление; и (v) травление материала жертвенного слоя для получения желаемой микроструктуры.

Для получения более сложных трехмерных микроструктур можно последовательно добавлять жертвенные и структурные слои с помощью соответствующих методов фотолитографии и травления, соответственно.

С помощью этого метода можно формировать сложные трехмерные микроструктуры высотой до 20 мкм, состоящие из множества тонких слоев.

(4) Литография серых тонов

Для получения улучшенных микроструктур с помощью фотолитографии была разработана методика, известная как серо-тоновая литография. Фотолитография серых тонов использует специальный решетчатый экран фотомаски, прозрачность этой маски по длине меняется, изменение может быть как непрерывным, так и дискретным, что может быть достигнуто путем изменения толщины слоя хрома или в слое, размещенном в очень маленьком, точном расположении отверстий, так что различные области резиста получают различную интенсивность света, так что степень коррозии также отличается, так что вы можете получить специальную коррозию структуры.

(5) Технология подъема

Когда структурный материал осаждается методом напыления, слой резиста удаляется раствором, так что осажденный на него структурный материал снимается вместе с резистом, отсюда и название технологии Lift-Off. Эта технология особенно подходит для изготовления труднотравимых металлов и может также использоваться для производства интегральных конденсаторов. Металлы обычно осаждаются методом химического осаждения из паровой фазы, в основном платина, титан или золото.