MEMS微加工技术

MEMS的微加工有两种方法，一种是多层平面加工技术，还有一种是基于SOI的体加工技术。

（一）多层平面加工技术

这种方法加工出来的结构有三层：作为主体的多晶硅层、作为暂时填充物的氧化物牺牲层以及多晶硅跟衬底之间的氮化硅绝缘层。在这种结构中，氮化硅覆盖整个衬底，在氮化硅之上的第一层多晶硅用于导电连接（Poly0），MEMS器件的可活动部件是第二层多晶硅（Poly1）。（图一）

（图一）

工艺的第一步就是在n型（100）方向的硅片表面生长几百纳米厚的低应力氮化硅层。

第二步，在氮化硅上生长第一层多晶硅，大约500纳米厚。

第三步，在第一层多晶硅上覆盖光刻胶，用第一片模板曝光光刻胶，洗出需要腐蚀掉的地方。接下来用等离子体反应（RIE）腐蚀掉暴露的多晶硅形成导电部线。

第四步，用低压化学气相生长方法（LPCVD）生长2微米厚牺牲层磷硅酸盐玻璃（PSG）。 
第五步，用光刻胶和第二片模板暴露出要去掉玻璃的地方，然后用RIE腐蚀掉暴露的玻璃。 
第六步，生长第二层多晶硅，大约几个微米厚。 
第七步，用光刻胶和第三片模板暴露出要去掉多晶硅的地方，然后用RIE腐蚀掉暴露的多晶硅，留下MEMS器件所需部件，比如锚固结构，驱动结构，传感结构等。
最后一步，用RIE腐蚀掉所有牺牲层玻璃。 
整个过程见（图二）。

（二）基于SOI的体加工技术

这种技术只需一片模板，关键在于腐蚀掉100微米厚的单晶硅。

SOI 是Silion-on-Insulator的简称。这个结构的硅片象三明治，上面是100微米厚（100）方向单晶硅器件层，下面是400微米厚的衬底，中间是4微米厚的绝缘氧化层。

第一步，用光刻胶和仅有的模板暴露出要去掉单晶硅的地方，然后用深层等离子体反应方法（DRIE）腐蚀掉暴露的单晶硅直至氧化层。 
第二步，把样品浸泡在49%的氟化氢溶液中，腐蚀掉氧化层。被单晶硅覆盖面积小的氧化层被完全腐蚀掉，形成可活动部件，而那些被单晶硅覆盖面积大的氧化层不能被完全腐蚀掉，这些单晶硅依旧被锚固在衬底上。 
整个加工过程见（图三）。