硅基微机械加工技术探讨

【摘要】就微电子机械系统而言，硅基微机械加工技术是其重要的实现技术之一。这种技术的应用是微电子机械系统形成良好性能的重要保障。本文从硅基微机械加工技术的种类入手，对这种加工技术的应用进行分析和研究。

【关键词】硅基；微机械加工技术；应用

前言

从以往机械加工经验可知，随着待加工机械材料尺寸的降低，其加工难度会发生相应提升。因此，相对于普通的加工技术而言，硅基微机械加工技术的应用难度更高。除此之外，硅基微机械加工技术的应用也是使得加工成品产生高精度、高效性能的主要原因。

一、硅基微机械加工技术

常见的硅基微机械加工技术主要包含以下几种：（一）表面微机械加工技术这种加工技术是指运用集成电路中的平面化制作技术，实现生成相关微机械装置的目的。这种加工技术的应用原理为，通过多层以硅为基础的基础层的形成，最后组装成相应的成品。在实际应用中，表面微机械加工技术的应用流程为：利用这种技术在单晶硅基片上交替沉积出一层二氧化硅与一层具有低应力特点的多晶硅。其中二氧化硅层的作用是用于后续加工操作中的腐蚀处理。当由上述两个沉积层组成的加工层产生之后，需要对该层进行光刻摹制处理。当上述操作结束之后，需要应用CHF3对形成的二氧化硅层进行蚀刻处理，进行促进显影目的的实现。表面微机械加工技术的应用次数与所包含的层数相同，利用上述步骤重复对每一层进行处理，最终可以获得加工成品。这种加工技术的应用缺陷在于，应用这种加工技术所获得沉积薄膜的厚度是最终加工出微机械装置厚度的主要影响因素，因此利用该技术获得的微机械结构全都处于二维维度中。除此之外，这种技术的应用优势在于，其可以实现与IC之间的百分百兼容。（二）体微机械加工技术这种技术是指，将一个完整的加工材料加工处理为基于微机械结构的成品。通常情况下，基于微机械结构成品的形成需要经历两道处理工序：第一，选择掺杂工序。以单晶硅基片为例，体微机械加工技术的应用首先需要完成该硅基片的选择掺杂处理。当该加工工序获得合格的单晶硅基片处理质量之后，才可以进行后续工序的操作加工。第二，结晶化学腐蚀工序。该工学对化学腐蚀过程标准化的要求相对较高。从整体角度来讲，这种硅基微机械加工技术的应用劣势在于：该技术无法实现对待加工零部件局部的平面化处理，因此，这种加工技术无法与微电子线路之间直接形成兼容状态。（三）复合微机械加工技术从上述三种硅基微机械加工技术的关系来看，复合微机械加工技术相当于上述两种技术的综合。因此，其在基于较高难度应用于待加工对象的同时，也促进加工对象完善化性能的产生。这种加工技术的优势在于，其在保留综合上述两种加工技术存在优点的同时，还有效避免了加工技术实际应用过程中产生的缺陷问题。

二、硅基微机械加工技术的实践应用

这里以硅基微机械加工技术为例，对其实践应用进行分析：（一）研究对象这里选择以表面微机械加工技术为主要处理技术的一种电容式麦克风作为研究对象。该研究对象主要由音孔、移动、固定电极、接放大器、支撑体、面板等要素组成。该电容式麦克风的尺寸为5.1mmX7.8mmX0.1mm。（二）表面微机械加工技术在该电容式麦克风中的应用流程就该研究对象而言，表面微机械加工技术的应用主要包含以下几个步骤：第一，针对厚度为210μm的高掺杂p型硅片，利用PECVD方法在其上形成一层厚度为3.5μm的二氧化硅薄膜。第二，利用相应设备在二氧化硅膜上溅射出一层铬薄膜，并对该新形成的薄膜进行选择刻蚀；第三，当上述加工工序完成之后，在此针对硅片利用相同的方法制作出第二层二氧化硅薄膜，这个第二层薄膜形成之后，立即对其进行刻蚀处理，完成PI层的形成。第四，针对高掺型p型硅片第三次应用PECVD方法进行处理，使得该硅片形成第三层二氧化硅薄膜，当该薄膜完全形成之后，需要对其进行刻蚀处理；刻蚀工序结束之后，在其上溅射出一层铝元素薄膜，并对该元素进行选择刻蚀。第五，对于电容式麦克风加工品背部积淀的二氧化硅层而言，需要进行选择刻蚀；第六，针对高掺型p型硅片利用ICP反应离子刻蚀法进行深度刻蚀。对于该加工材料牺牲层下部位置的二氧化硅层，将氧气和CHF3这两种气体联合作为其反应气体，完成该二氧化硅层的有效刻蚀；第七，针对高掺型p型硅片的牺牲层进行刻蚀处理；第八，当上述基础工序全部应用完成之后，需要将所有部件组装到一起，最终得到具备良好使用性能的电容式麦克风。

三、结论

常用的硅基微机械加工技术主要包含表面微机械加工技术、体微机械加工技术及复合微机械加工技术等。这几种硅基微机械加工的特点、应用范围不同。因此，在实际应用过程中，应该根据待加工对象的性质和加工要求，选择适宜的加工技术。

参考文献

[1]袁明权.硅基微机械加工技术[J].半导体技术,2001,08:6-10.

[2]王景雪.基于硅基微纳结构表面修饰的生化传感特性的基础研究[D].中北大学,2013.

[3]王曦.硅基微结构上的GaN外延生长研究[D].中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所),2008.

[4]石艳玲.硅基微波共平面波导传输特性及其在微波移相器中的应用研究[D].华东师范大学,2002.

作者：于周顺泽 单位：大庆市实验中学