8.1 概 述
2．MEMS的加工方法和功用上的优势 （1）首先表现在活动空间、操作对象和工
作环境上。MEMS能够进入极狭小空间进行 作业，且不易对环境造成不必要的影响与破 坏。 （2）与一般机械相比，MEMS所表现出的 智能化程度更高、实现的功能更趋于多样化。
8.1 概 述
图8-2 MEMS在医学上的应用
8.3 微细加工技术
8.3.1 光刻技术 （2）前烘。 通过前烘使光刻胶膜干燥，以增加胶膜与硅
片表面的黏附性和胶膜的耐磨性，同时使曝 光时能进行充分的光化学反应。
8.3 微细加工技术
8.3.1 光刻技术 （3）曝光。 在涂好光刻胶的硅片表面上覆盖掩膜，或将
掩膜置于光源与光刻胶之间，利用紫外线光 束等透过掩膜等对光刻胶进行选择性照射。 在受到光照的地方，光刻胶发生光化学反应， 从而改变了感光部分的胶的光刻性质。
8.3.2 薄膜淀积
图8-7 真空蒸发镀膜技术工作原理
（2）液相方法制膜，包括化学镀、电镀、 浸喷涂等。
（3）其他方法制膜，包括喷涂、涂敷、压 延、印刷、挤出等。
8.3 微细加工技术
8.3.3 牺牲层技术 牺牲层技术也称分离层技术。 只有非常少的刻蚀系统和材料能满足这些需
要。 理想的牺牲层材料必须满足要求，膜的厚度
图8-1 MEMS表面贴装式电磁性接近开关
（1）体积小，精度高，质量轻。
（2）性能稳定，可靠性高。
（3）能耗低，灵敏性和工作效率高。
（4）多功能和智能化。
（5）适于大批量生产，制造成本低廉。
8.1 概 述
2．MEMS的加工方法和功用上的优势 从MEMS的加工方法来看，它主要起源于硅
集成制造技术。因此，MEMS继承了集成电 路器件微小、可靠、灵敏、低耗、高效、成 本低、适于大批量生产等系列优点。从功用 上看，MEMS还具有以下一般机械所不能及 的优势。
8.3.5 高能束刻蚀技术 干法刻蚀是利用高能束对基体进行去除材料
的加工，可以分为离子束刻蚀和激光刻蚀。 1．离子束刻蚀 离子束刻蚀又分为聚焦离子束刻蚀和反应离
子束刻蚀。
8.3 微细加工技术
8.3.5 高能束刻蚀技术
2．激光刻蚀
由于激光对气相或液相物质具有良好的透光 性，所以强聚焦的紫外线或可见光激光束能 够穿透稠密的、化学性质活泼的基片表面的 气体或液体，并可以有选择地对气体或液体 进行激发。受激发的气体或液体与衬底可进 行微观的化学反应，从而进行刻蚀、淀积、 掺杂等微细加工。
需要严格控制。
8.3 微细加工技术
8.3.4 外延技术 外延生长是微机械加工的重要手段之一，它
的特点是生长的外延层能保持与衬底相同的 晶向，因而在外延层上可以进行各种横向与 纵向的掺杂分布与腐蚀加工，以制得各种形 状。
外延生长中若用SiO2作掩蔽区，可以制得 微型三维机构。
8.3 微细加工技术
光刻胶更加稳定，提高掩膜效果。
8.3 微细加工技术
8.3.1 光刻技术
（6）刻蚀。
图8-6 电子束光刻大规模集成电路的加工过程
利用化学或物理方法将没有光刻胶部分的氧 化膜去除，得到期望的图形，包括化学刻蚀、 离子刻蚀和电解刻蚀，然后进行相应的检查。
8.3 微细加工技术
8.3.2 薄膜淀积 薄膜淀积是指通过化学或物理方法把厚度为
象与宏观世界中的物理现象有很大差别。许 多宏观物理量进入微观尺度后需要重新定义。
8.2 MEMS的研究开发内容
2．技术基础 MEMS涉及的基本技术主要有MEMS设计、
MEMS材料、微细加工、微装配与封装、集 成技术、微测量、微能源、微系统控制等。
8.2 MEMS的研究开发内容
3．应用研究 MEMS在精密仪器、医疗卫生、生物工程，
特别在空间狭小、操作精度高、功能高度集 成的航空航天机载设备领域，有着巨大的应 用潜力。
8.3 微细加工技术
微细加工技术起源于半导体制造工艺，原来 指加工尺度约在微米级范围的加工工艺。在 MEMS研究领域中，微细加工技术是微米级、 亚微米级乃至毫微米级微细加工的统称。微 细加工又可以进一步分为微米级微细加工、 亚微米级微细加工和纳米级微细加工等。广 义上的微细加工方式十分丰富，几乎涉及各 种现代特种加工、高能束等加工方式。
8.3 微细加工技术
8.3.1 光刻技术 光刻也称照相平版印刷（术），它源于微电
子的集成电路制造，是在MEMS制造领域应 用较早并仍被广泛采用且不断发展的一类微 细加工方法。光刻的主要技术如下。
8.3 微细加工技术
8.3.1 光刻技术 （1）匀胶。
图8-5 光刻工艺流程
将待光刻的硅片真空吸附在离心式均胶机上 高速旋转，使表面均匀涂覆一层黏附性好、 厚3.1 光刻技术 （4）显影。 把硅片放在显影液中，溶解硅片化学结构发
生改变的部分，目的在于使曝过光的硅片表 面上的胶膜呈现与掩膜相同（正性光刻胶） 或相反（负性光刻胶）的图形。
8.3 微细加工技术
8.3.1 光刻技术 （5）后烘（坚膜）。 加热硅片使光刻胶中的溶剂进一步蒸发并使
几个纳米到几个微米的薄膜沉积在衬底表面。
8.3 微细加工技术
8.3.2 薄膜淀积 制备薄膜的方法很多，归纳起来有以下几种： （1）气相方法制膜，包括化学气相淀积
（CVD），如热、光或等离子体CVD和物 理气相淀积（PVD），如真空蒸发、溅射镀 膜、离子镀膜、分子束外延、离子注入成膜 等。
8.3 微细加工技术
图8-3 用于汽车领域的MEMS传感器
8.2 MEMS的研究开发内容
MEMS及其系统的研究不是传统机械的直接 微型化，而是基于广泛的现代科学技术，并 作为整个微/纳米科学技术的重要组成部分 的一项崭新研究课题。
图8-4 MEMS研究开发的主要内容
8.2 MEMS的研究开发内容
1．理论基础 当尺寸缩小至一定范围时，许多微观物理现
第8章微机电系统制造技术
8.1 概 述 8.2 MEMS的研究开发内容 8.3 微细加工技术
8.1 概 述
微机电系统（MEMS）也称为微系统和微机 械，是利用集成电路（IC）制造技术和微细 加工技术，把电路、微结构、微传感器、微 执行器等制造在一块芯片上的微型集成系统。
8.1 概 述
1．MEMS的基本特点