摘要：微电子机械系统的基础是微纳米技术，这种加工技术就是对微纳米材料的加工和制造，而硅微机械加工工艺是在集成电路工艺发展的基础上得以发展的微电子机械系统技术。本文首先对微电子机械系统进行概述，提出三种不同的微电子机械系统的加工方法，最后，分析了硅微机械加工工艺的多种不同的工艺方法。
关键词：微电子机械系统；硅微机械；加工工艺
微电子机械系统在最近几年内的发展势头较猛，这主要是由于交叉学科的出现和发展，给微电子机械系统更多的发展空间，由于微电子机械系统在传统的机械加工工艺技、半导体硅微机械加工工艺以及X射线深层光刻电铸成型技术上不断发展，并更加广泛的应用在电子、生物、光学等器件制作中[1]。其中，硅微机械加工工艺是微电子机械中的关键技术，目前，已被更加广泛的使用在微电子机械加工制作过程中。
1.微电子机械系统概述
1.1微电子机械系统概念
微电子机械系统就是由一些毫米以下大小的量级所构成的一种微型机电装置，这种文星机电装置具有传感、执行、信号处理等多种不同的功能，是在新型交叉学科的影响下所形成和发展的基础，对人类生活来说起到十分关键的影响和作用。微电子机械系统的建立基础是纳米技术，而纳米技术是21世纪中最具代表性的前沿技术之一，微电子机械系统能够对纳米材料进行有效的加工、制造和控制，能够将光学系统、电控系统、数字处理系统、机械构件等多种系统整合到一个微型系统当中。同时，这种微电子机械系统能偶在进行信息的采集、处理和发送的过程中，还能够根据信息内容采取相应的行动，同时，微电子技术和微加工技术两者的结合，能够制造出更多的质量、性能均十分优秀的机器[2]。
1.2微电子机械系统特点
微电子机械系统的发展基础为集成电路工艺，因此其具有集成电路的诸多优点，同时又具有尖端科技的诸多特点。微电子机械系统具有微型化的特点，这主要是由于微电子机械系统的重量较轻、质量较小、惯性较小、相应时间较短且耗能相对较低，并且，微电子机械系统的主要材料为硅，由于硅本身所具有的在机械电气方面的性能十分优越，尤其是在强度和硬度方面，甚至达到了铁的强硬标准，硅的密度与铁相似，热传导与钼、钨相似[3]。同时，微电子机械系统可进行大批量的生产，也就是说，在使用硅微加工工艺时能够在同一硅片内进行大批量的微型电子机械装置的制造，不仅具有生产成本低的特点，其色高耗能产周期比较短，性能又十分良好。另外，微电子机械系统具有一定的集成化，如果将功能和制动方向存在不同的传感器集成到同一系统当中后，此时在集成化特点下制造出来的器械就具有较高的稳定性和可靠性。
2.微电子机械系统的加工方法
2.1传统超精密加工方法
世界范围内传统超精密加工方法最优秀的国家是日本，其针对于传统超精密加工方法的研究得以更好的应用在微电子机械系统当中，逐渐成为微电子机械系统当中的重中之重。传统超精密加工方法就是在传统机械加工的基础上，对其进行微型化处理，简单来说，就是在大机器的基础上进行小机器的制作，然后在小机器的基础上完成微型及其的制作，这种传统超精密加工方法多使用在诸如微型工作台或是微型机械手表等比较特殊的情况当中。
2.2半导体硅微机械加工方法
半导体硅微机械加工方法相比于传统的微电子机械加工工艺来说在，具有更多的包容性和兼容性，世界范围内半导体硅微机械加工方法最为优秀的国家为美国。美国在进行半导体硅微机械加工方法中，主要通过集成电路工艺技术或是化学腐蚀对硅材料进行有效的加工，并在这种加工的基础上完成微电子机械系统器械的制造，有效的实现了微机械和微电子两者之间的结合，并多应用在批量生产当中。目前，半导体硅微机械加工方法已经逐渐成为了微电子机械系统当中的关键性技术。
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2.3微机械加工方法LIGA
当前，世界范围内微机械加工方法LIGA最为优秀的代表国家是德国，其微机械加工方法LIGA就是在使用X射线进行光刻、复制和电铸制模等工艺中，形成一种具有综合性的微电子机械加工方法，在这种微机械加工方法LIGA下，首先需要使用X射线将所需要的图形进行光刻，然后通过电铸的方式将图形电铸成模具，最后在这种模具的基础上进行微电子机械的制造[4]。
3.硅微机械加工工艺
硅微机械加工工艺是微电子机械系统当中的一种主流技术，起到十分关键的作用，随着集成电路工艺的不断发展，以集成电路工艺为基础的硅微机械加工工艺也得以不断的发展，目前，越来越多的硅微机械加工工艺逐渐应用到微电子机械系统中，其中，主要的加工工艺有腐蚀、扩散和氧化，下面进行详细阐述。
3.1腐蚀
腐蚀是硅微机械加工工艺中最为常见的一种工艺技术，几乎所有的硅微机械都需要通过一定的腐蚀才能够达到要求，一般来说，腐蚀工艺方法主要分为两种不同的方法，分别是湿法腐蚀和干法腐蚀。其中，湿法腐蚀有可继续分为溶液法和阳极法，干法腐蚀又可分为离子刻蚀和激光加工。在众多的腐蚀加工工艺中，溶液腐蚀法是一种效果最佳、成本最低且方法最为简便的一种工艺技术，在腐蚀加工工艺中也十分常见。
3.2扩散
扩散并不是属于一种单独的加工工艺，而是从属于掺杂工艺的范畴之内，其掺杂的内容主要有两种，一种是扩散，一种是离子注入。其中，扩散是其中最为主要和关键的一个加工过程，扩散就是在温度较高的环境下，能够促使杂质由半导体晶片表面逐渐向其内部进行扩散，从而有效的对晶片内部的杂质分布进行改变，同时也能够改变半导体晶片的表层导电类型。另外，半导体晶片在扩散的过程中，其表面源和表面在最初的杂质含量如果出现不同的时候，此时杂质在扩散的过程中就会导致硅片的内部出现多种形式的杂质分布情况。
3.3氧化
氧化在硅微机械加工工艺当中也十分重要，尤其是在硅外延平面当中起到的作用更为重要。氧化加工工艺中最为经常使用的就是热生长氧化法，这种加工工艺就是促使硅片表面生长二氧化硅膜，多是通过将硅片放入高温炉内的方式，在氧气中使二氧化硅膜。一般来说，氧化又存在两种不同的氧化方式，分别是干氧氧化和湿氧氧化。其中，干氧氧化就是在温度较高的环境下促使氧分子与硅原子之间进行反应，从而生成二氧化硅，并在不断反应过程中加厚二氧化硅薄膜[5]。而湿氧氧化就是在氧气未进入到高温炉前，通过高热度和纯度的去离子水，促使氧气中含有一定量的水汽，在进行氧化作用的过程中，氧和水均会进行氧化作用，从而形成二氧化硅薄膜。
综上所诉，微电子机械系统能够有效的将处理、传感和执行等多种不同的操作融合在一个器械当中，在不断实现微型化和集成化的过程中，更好的发挥出微电子机械系统的功能和优势。就目前微电子机械系统的实际情况来说，硅微机械加工是其中一项关键性技术，主要有腐蚀、扩散和氧化多种不同的加工工艺。通过对其进行不断的开发和应用，对人类生活带来十分重大的影响，能够帮助人类更好的认识世界并改造世界。
参考文献：
[1]薛小红.微电子机械系统及其加工工艺简述[J].技术与市场，2011，18（5）：120.
[2]殷志碗，吴荣年.微电子机械系统及其加工工艺简述[J].科技致富向导，2013（33）：303.
[3]王立斌.微电子机械系统技术与蓬勃发展的光纤通信[J].光机电信息，2004（2）：30-33.
[4]张海涛，张斌.微电子机械系统技术及其应用[J].电子元件与材料，2002，21（4）：28-30.
[5]葛劢冲，赵晓东.晶圆键合技术与微电子机械系统新进展[J].电子工业专用设备，2004，33（7）：15-20.
论文作者:唐洪珍
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
标签：微电子论文; 机械论文; 系统论文; 微机论文; 加工工艺论文; 加工论文; 方法论文; 《电力设备》2017年第13期论文;