M E M S 中的薄膜制造技术 [复制链接]

M E M S 中的薄膜制造技术

作者：董立军    薄膜信息来源：电子工业专用设备

自从1857年Faraday第一次观察到薄膜淀积的现象到现在，薄膜制造技术得到广泛的应用，从最早应用在玩具和纺织行业，到现在无所不在的集成电路，薄膜制备技术几乎渗透到我们日常生活的每个角落。据统计仅薄膜设备一项，全球每年的销售额可以达到数百亿美圆，而应用这些薄膜设备制造的产品销售额要在100倍以上。不但应用广泛，薄膜淀积的技术也飞速进步，发展了很多种类，IC 制造行业每5 年就会更新一次设备，这其中有大量薄膜制备设备，薄膜淀积的面积从最初φ 50 mm（2 英寸）到φ 300 mm（12 英寸），薄膜厚度从零点几个纳米到几个毫米，可见薄膜制备技术一直在飞速的进步。相应的理论研究非常深入和广泛，从经典
的热力学理论到建立在原子级观测的成核理论，几乎涉及到薄膜科学的每个方面。MEMS中的平面工艺可以说是薄膜淀积技术和光刻、刻蚀技术的组合，掩蔽层、牺牲层、LIGA 技术中的电镀都离不开薄膜制备技术。MEMS 中使用的薄膜制备可分为如下4 类：(1)真空薄膜制备技术，主要包括：Physical Vapor Deposition (PVD)- 原子直接通过气相从源到达衬底的表面，PVD 和Chemical Vapor Deposition (CVD)-- 通过化学反应在衬底上形成薄膜；(2)热氧化法；(3)水溶液薄膜淀积即所谓的电镀技术--plating；(4)物理淀积（spin-on、sol-gel），可以看出MEMS 中的薄膜制造技术，除了电镀技术都来自于传统的I C 制造工艺。

MEMS 中的薄膜制备技术种类很多，举例说明仅S i O 2 薄膜一种就可以通过热氧化法、PECVD、LPCVD、APCVD、蒸发法、溅射法、溶胶法可以制备。面对如此繁多的薄膜制备技术，如何来选择合适的制备技术呢？主要由如下几个方面决定：(1)何种材料--金属、绝缘介质、聚合物，（2）淀积速率，（3）薄膜的均匀性：片内、片间均匀性、重复性，（4）物理化学特性：应力、粘附性、化学成分、薄膜密度、针孔密度、晶粒尺寸、击穿电压、热导率、纯度等，（5）淀积的方向性，（6）成本。随着纳米时代的来临，对薄膜加工也提出了更高的要求，应用在MEMS 的薄膜制造技术将朝着高精度、高效率、高性能、低消耗、新功能的方向继续发展下去。