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用于微机电系统的体微加工技术

1970
用于在硅晶片上制造微机电系统的块状微加工工艺。.

(图片仅供参考)

体微加工是一种减材制造工艺,它能制造出 微机电系统 蚀刻是通过选择性地在衬底(通常是硅片)上蚀刻来形成结构。它采用湿法或干法蚀刻技术来塑造基体材料。各向异性蚀刻剂(例如氢氧化钾 (KOH))很常用,因为它们以不同的速率蚀刻硅的不同晶面,从而能够形成精确的 V 形槽和凹槽。

体微加工是制造微机电系统(MEMS)最古老、最成熟的方法之一。作为一种减材制造工艺,它直接从衬底(通常是单晶硅晶片)的本体材料中雕刻出器件的特征。该技术高度依赖于蚀刻,蚀刻方法大致可分为湿法(化学蚀刻)和干法(等离子体蚀刻)。

湿法刻蚀是较为传统的刻蚀方法。它可以是各向同性的,即在所有方向上以相同的速率进行刻蚀,从而形成圆润的侧切结构。在微机电系统(MEMS)中,更常用的是各向异性湿法刻蚀。该方法利用了单晶硅的刻蚀速率取决于晶体取向的特性。氢氧化钾(KOH)、氢氧化四甲基铵(TMAH)和乙二胺邻苯二酚(EDP)等刻蚀剂对(100)和(110)晶面的刻蚀速度远快于(111)晶面。通过将掩模图案与(100)取向晶圆上的晶轴对齐,可以利用这一特性来创建具有倾斜侧壁的精确结构,例如用于光纤的V形槽或锥形凹坑。(111)晶面起到天然刻蚀停止的作用,从而可以精确控制最终的几何形状。压力传感器的隔膜是一种经典应用,它是通过从晶圆背面进行蚀刻,直到达到蚀刻停止层(例如重掺杂硼层或 pn 结处的电化学停止层)而形成的。

干法刻蚀,特别是深反应离子刻蚀(DRIE),已成为一种占主导地位的体微加工技术。

UNESCO Nomenclature: 3313
- 工业工程

类型

化学过程

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 硅片中的晶体取向知识
  • 硅化学蚀刻剂的开发
  • 用于图案定义的光刻技术
  • 耐蚀刻剂的掩蔽材料(例如,氮化硅)

应用程序

  • 压力传感器膜片
  • 喷墨打印机喷嘴
  • 微流控通道
  • 原子力显微镜(AFM)悬臂梁
  • 用于光纤对准的V形槽

专利:

  • US4187139A
  • US5501893A

潜在创新理念

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相关领域:体微加工、MEMS、蚀刻、硅、各向异性蚀刻、KOH、DRIE、深反应离子蚀刻、减材工艺、微加工。

历史背景

用于微机电系统的体微加工技术

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1975-06-01
1965-12-21
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1978

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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