Micro Electro Mechanical System은 미세 가공 기술을 사용하여 제조 할 수있는 소형 장치 및 구조물의 시스템입니다. 일반적인 실리콘 기판에 함께 제작 된 마이크로 센서, 마이크로 액추에이터 및 기타 마이크로 구조의 시스템입니다. 일반적인 MEMs 시스템은 환경을 감지하고 환경 변수를 다음으로 변환하는 마이크로 센서로 구성됩니다. 전기 회로 . 마이크로 일렉트로닉스는 전기 신호를 처리하고 마이크로 액추에이터는 그에 따라 환경을 변화시킵니다.

MEMs 장치의 제조에는 실리콘의 선택적 제거 또는 다른 구조 층의 추가를 포함하는 마이크로 머시닝 프로세스와 함께 기본 IC 제조 방법이 포함됩니다.

벌크 마이크로 머시닝을 사용한 MEMs 제작 단계 :

포토 리소그래피를 포함한 벌크 마이크로 머시닝 기법

1 단계 : 첫 번째 단계는 회로 설계 및 회로 설계와 관련하여 종이에 또는 PSpice 또는 Proteus와 같은 소프트웨어를 사용하여 회로를 그리는 것입니다.
2 단계 : 두 번째 단계는 CAD (Computer-Aided Design)를 이용한 회로 시뮬레이션 및 모델링입니다. CAD는 크롬 패턴으로 코팅 된 유리판으로 구성된 포토 리소그래피 마스크를 디자인하는 데 사용됩니다.
3 단계 : 세 번째 단계는 포토 리소그래피를 포함합니다. 이 단계에서는 실리콘 기판 위에 이산화 규소와 같은 절연 물질의 박막을 코팅하고 그 위에 스핀 코팅 기법을 사용하여 자외선에 민감한 유기층을 증착합니다. 그런 다음 포토 리소그래피 마스크는 유기층과 접촉하여 배치됩니다. 그런 다음 전체 웨이퍼에 UV 방사선이 적용되어 패턴 마스크가 유기층으로 전달됩니다. 방사선은 포토 레지스터를 강화하여 약화시킵니다. 노출 된 포토 레지스트의 노출 된 산화물은 염산을 사용하여 제거됩니다. 남은 포토 레지스트는 뜨거운 황산을 사용하여 제거하고 그 결과 기판에 산화 패턴이 생기고 마스크로 사용됩니다.
4 단계 : 네 번째 단계는 미사용 실리콘 제거 또는 에칭입니다. 이는 습식 에칭 또는 건식 에칭을 사용하여 기판의 대량 제거를 포함합니다. 습식 식각에서는 화학 식각액의 액체 용액에 기판을 담그고 노출 된 기판을 모든 방향 (등방성 식각액) 또는 특정 방향 (이방성 식각액)으로 균등하게 식각하거나 제거합니다. 널리 사용되는 식각액은 HNA (불화 수소산, 질산, 아세트산)와 KOH (수산화 칼륨)입니다.
5 단계 : 다섯 번째 단계는 두 개 이상의 웨이퍼를 결합하여 다층 웨이퍼 또는 3D 구조를 생성하는 것입니다. 층 사이에 직접 결합하거나 양극 결합을 사용하는 융합 결합을 사용하여 수행 할 수 있습니다.
6 단계 : 6^일단계는 단일 실리콘 칩에 MEMs 장치를 조립하고 통합하는 것을 포함합니다.
7 단계 : 7^일단계는 외부 환경으로부터 보호, 환경에 대한 적절한 연결, 최소 전기 간섭을 보장하기 위해 전체 어셈블리의 포장을 포함합니다. 일반적으로 사용되는 패키지는 금속 캔 패키지와 세라믹 창 패키지입니다. 칩은 와이어 본딩 기술을 사용하거나 칩이 가열시 녹는 접착 재료를 사용하여 표면에 접착되는 플립 칩 기술을 사용하여 표면에 접착되어 칩과 기판 사이에 전기적 연결을 형성합니다.

표면 미세 가공을 사용한 MEMs 제작

표면 미세 가공을 이용한 캔틸레버 구조 제작

첫 번째 단계 저압 화학 기상 증착 기술을 사용하여 실리콘 기판 상에 임시 층 (산화물 층 또는 질화물 층)을 증착하는 것을 포함합니다. 이 층은 희생 층이며 전기적 절연을 제공합니다.
두 번째 단계 구조적베이스를 제공하기 위해 사용되는 포스 포 실리케이트 유리 일 수있는 스페이서 층의 증착을 포함한다.
세 번째 단계 건식 에칭 기술을 사용하여 층의 후속 에칭을 포함합니다. 건식 에칭 기술은 에칭 될 표면이 기체 또는 기상 에칭의 가속 이온을받는 반응성 이온 에칭 일 수 있습니다.
네 번째 단계 구조 층을 형성하기 위해 인 도핑 된 폴리 실리콘의 화학적 증착을 포함합니다.
다섯 번째 단계 건식 에칭 또는 구조 층의 제거를 포함하여 하부 층을 드러냅니다.
6 단계 필요한 구조를 형성하기 위해 산화물 층과 스페이서 층의 제거를 포함합니다.
나머지 단계는 벌크 미세 가공 기술과 유사합니다.

LIGA 기술을 사용한 MEM 제조.

단일 기판에 리소그래피, 전기 도금 및 성형을 포함하는 제조 기술입니다.

LIGA 프로세스

1^성단계 패턴을 형성하기 위해 기판에 티타늄 또는 구리 또는 알루미늄 층을 증착하는 것을 포함합니다.
두^nd단계 도금베이스 역할을하는 얇은 니켈 층의 증착을 포함합니다.
삼^rd단계 PMMA (폴리 메틸 메타 아크릴 레이트)와 같은 X 선에 민감한 물질의 추가를 포함합니다.
4^일단계 마스크를 표면에 정렬하고 PMMA를 X- 선 방사선에 노출시키는 것이 포함됩니다. PMMA의 노출 된 영역은 제거되고 마스크로 덮힌 나머지 영역은 남습니다.
5^일단계 니켈이 제거 된 PMMA 영역에 도금되는 전기 도금 조에 PMMA 기반 구조를 배치하는 것을 포함합니다.
6^일단계 필요한 구조를 나타 내기 위해 나머지 PMMA 층과 도금 층을 제거합니다.