微光机电系统一、电子束光刻胶XR-1541电子束光刻胶二、MEMS常用的材料1.结构材料多晶硅是由大量排列和取向无序的单晶颗粒构成的，它一般通过薄膜技术淀积在衬底上，机械性能与单晶硅相近，但性能受工艺影响较大。硅的导热性较好，硅材料对多种物理量具有敏感特性。因此，硅是一种十分优良的MEMS材料。与一般的金属材料相比，硅也有一定的特殊性：单晶硅的机械特性是各向异性的；呈现一定的脆性，容易以断裂方式屈服；机械特性受工艺影响大，例如弹性模量会随着掺杂浓度的增加而增加。在加工中，应该注意减少硅片表面、边缘和体内缺陷的形成，尽量少用切、磨、抛光等机械加工；在高温工艺、多层薄膜的淀积中要尽量减少内应力的引入；采取一定的表面钝化、保护措施等。多晶硅作为MEMS最常用的结构材料之一，它易于用IC技术进行构件制造，且机械性能满足要求。用微机械加工制造的典型多晶硅薄膜的厚度至少大于3μm。膜更厚，其强度和韧性更好。表面微机械加工还采用其它结构材料，以获得可控的残余应力值、杨氏模量、薄膜形态、硬度、电导率和光反射特性。第一类材料是金属,包括Al和化学气相淀积（CVD）钨、电镀镍、铜等。特别是Al，它具有良好的光反射特性，可用于构成微光学系统的结构（如TexasInstrument的DMD）。此时，牺牲层材料可以采用气相淀积的有机物，如光刻胶、聚酰亚胺、聚对二甲苯等。第二类材料包括CMOS工艺中制作互连所用的二氧化硅、多晶硅等。释放可在CMOS工艺后通过无掩模的干法刻蚀完成。这些材料的应用可以简化机械结构与电路的集成，但机械特性有一定的限制。第三类材料是氮化硅，这种薄膜的表面比多晶硅表面光滑，可以直接淀积光发射材料，其张应力可以通过让薄膜富硅化和在氧化气氛中退火的办法来减小。表1硅及一些材料的机械性能2.功能材料三、MEMS的体微加工工艺根据腐蚀剂的相态，即液相、气相和等离子态，可以将体型微机械加工的腐蚀方法划分为三种。采用液相腐蚀剂的腐蚀工艺往往又称为湿法腐蚀，而采用气相和等离子态腐蚀剂的腐蚀工艺则称为干法腐蚀。1.湿法刻蚀（1）各向同性腐蚀反应过程：Si+2H+——Si2+Si2++2OH-——Si（OH）2氢被释放形成SiO2HF溶解SiO2形成水溶液H2SiF6Si+HNO3+6HF=H2SiF6+H2NO2+H2O+H2H2O、HAC的作用：稀释剂或缓冲剂；HAC的作用是控制HNO3的溶解度，在使用时间内使氧化速率保持常数（H+的固容度一定）不同组分对腐蚀速率的影响：HF高、HNO3低:腐蚀速率由HNO3浓度控制.开始阶段困难，易变，在一定周期内硅表面缓慢生长氧化层，腐蚀受氧化-还原反应控制，趋于依赖晶向.HF低、HNO3高：腐蚀速率受HF溶解形成的SiO2的速率控制.反应有自钝化特点，表面覆盖SiO2（30~50A）基本限制来自去除硅的复合物腐蚀各向同性、抛光作用(2)各向异性腐蚀湿法各向异性腐蚀硅片常用的腐蚀液如下：（1）KOH系统。常用KOH、H2O和（CH3）2CHOH（异丙醇，IPA）的混合溶液。其腐蚀反应方程式为在腐蚀过程中含水硅化物与异丙醇形成可溶解的硅络合物离开硅的表面。例如对于85℃下的KOH（44g/100mL水），腐蚀速率为1.4μm/min，各向异性比（（100）/（111））为400∶1，作为掩模板的Si3N4、SiO2的腐蚀速率为0.14nm/min。（2）EPW系统。乙烯二胺（NH2（CH）2NH2）、邻苯二酚（C6H4（OH）2）和水称为EPW。其腐蚀反应方程式可表达为：EPW水溶液（750mL乙烯二胺、120g邻苯二酚、100mL水）在115℃温度下，腐蚀速率为0.75μm/min，各向异性比为35∶1，对掩模板SiO2的腐蚀速率为0.2nm/min。2.干法腐蚀平行电极等离子刻蚀（PE）PE是比较早期的刻蚀方法，腐蚀气体分子在高频电场（标准工业频率13.56MHz）作用下，发生电离形成辉光放电，产生等离子体，利用离子与薄膜间的化学反应，生成挥发性物质，由真空抽走，达到刻蚀的目的。这种刻蚀速率较快，但各相异性差。适用于微米级线宽刻蚀。反应等离子刻蚀（RIE）RIE是在平板式反应器(PE)的基础上使阴极与阳极的面积比为2-3：1，加工的硅片放在阳极板上，被激励的等离子体与阳极板表面形成偏压加速正离子溅射相结合进行刻蚀，反应离子刻蚀中以物理溅射为主，兼有化学腐蚀。RIE的优点：A.可以容易地开始和结束，B.对硅片上温度的微小变化不是那么敏感C.等离子体刻蚀有很高的各向异性一个RIE的工艺包括以下六个步骤:分离：气体由等离子体分离为可化学反应的元素；扩散：这些元素扩散并吸附到硅片表面；表面扩散：到达表面后，四处移动；反应：与硅片表面的