沉積過程
MEMS處理的基本要素之一是能夠沉積厚度在1微米到100微米之間的材料薄膜。盡管膜沉積的測量范圍從幾納米到一微米，但NEMS的過程是相同的。沉積方法有兩種，如下。
物理沉積
物理氣相沉積（“ PVD”）包括將材料從靶材上去除并沉積在表面上的過程。這樣做的技術(shù)包括濺射過程，在該過程中，離子束將原子從靶標(biāo)中釋放出來，使它們移動通過中間空間并沉積在所需的基板上；然后進(jìn)行蒸發(fā)，在蒸發(fā)過程中，可以使用以下方法之一從靶標(biāo)中蒸發(fā)掉材料真空系統(tǒng)中的熱量（熱蒸發(fā)）或電子束（電子束蒸發(fā)）。
化學(xué)沉積
化學(xué)沉積技術(shù)包括化學(xué)氣相沉積（CVD），其中源氣流在基板上反應(yīng)以生長所需的材料?？梢愿鶕?jù)技術(shù)的細(xì)節(jié)將其進(jìn)一步分為幾類，例如LPCVD（低壓化學(xué)氣相沉積）和PECVD（等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積）。
氧化膜也可以通過熱氧化技術(shù)來生長，其中（通常是硅）晶片暴露于氧氣和/或蒸汽中，以生長二氧化硅的薄表面層。
圖案化
MEMS中的圖案化是將圖案轉(zhuǎn)移到材料中。
光刻術(shù)
MEMS上下文中的光刻通常是通過選擇性地暴露于諸如光的輻射源而將圖案轉(zhuǎn)移到光敏材料中。光敏材料是當(dāng)暴露于輻射源時其物理性質(zhì)發(fā)生變化的材料。如果將光敏材料選擇性地暴露于輻射（例如，通過掩蓋一些輻射），則材料上輻射的圖案將轉(zhuǎn)移到已暴露的材料上，因為已暴露和未暴露區(qū)域的特性不同。
然后可以去除或處理該暴露的區(qū)域，從而為下面的襯底提供掩模。光刻通常與金屬或其他薄膜沉積，濕法和干法蝕刻一起使用。有時，使用光刻技術(shù)來創(chuàng)建結(jié)構(gòu)而沒有任何后蝕刻。一個例子是基于SU8的透鏡，其中產(chǎn)生了基于SU8的正方形塊。然后，將光致抗蝕劑熔化以形成充當(dāng)透鏡的半球形。
電子束光刻
主條目：電子束光刻
電子束光刻（通?？s寫為電子束光刻）是掃描的光束的實踐中的電子跨越覆蓋有薄膜（稱為一個表面以圖案化的方式的抗蝕劑），[15]（“暴露”的抗蝕劑）和選擇性地去除抗蝕劑的已曝光或未曝光區(qū)域（“顯影”）。與光刻一樣，其目的是在抗蝕劑中形成非常小的結(jié)構(gòu)，然后可以通過蝕刻將其轉(zhuǎn)移到襯底材料上。它是為制造集成電路而開發(fā)的，還用于創(chuàng)建納米技術(shù)體系結(jié)構(gòu)。
電子束光刻的主要優(yōu)點在于，它是克服光的衍射極限并在納米范圍內(nèi)形成特征的方法之一。這種形式的無掩模光刻技術(shù)已廣泛用于光刻中的光掩模制造，半導(dǎo)體組件的小批量生產(chǎn)以及研究和開發(fā)中。
電子束光刻的關(guān)鍵限制是生產(chǎn)量，即暴露整個硅晶片或玻璃基板所花費的時間很長。較長的曝光時間使用戶容易受到光束漂移或在曝光期間可能發(fā)生的不穩(wěn)定的影響。同樣，如果第二次不更改圖案，則不必要地延長返工或重新設(shè)計的周轉(zhuǎn)時間。
離子束光刻
眾所周知，聚焦離子束光刻技術(shù)能夠?qū)懭霕O細(xì)的線（小于50 nm的線和空間）而沒有接近效應(yīng)。[引證需要]然而，由于在離子束光刻的寫入字段是相當(dāng)小的，大面積的圖案必須創(chuàng)建由小字段拼接在一起。
離子跟蹤技術(shù)
離子跟蹤技術(shù)是一種深度切割工具，其分辨率極限約為8 nm，適用于抗輻射的礦物，玻璃和聚合物。它無需任何顯影過程即可在薄膜中產(chǎn)生孔。結(jié)構(gòu)深度可以通過離子范圍或材料厚度來定義?？梢赃_(dá)到高達(dá)10 4的長寬比。該技術(shù)可以使材料以定義的傾斜角度成形和紋理化?？梢陨呻S機(jī)圖案，單離子軌道結(jié)構(gòu)和由單個單個軌道組成的目標(biāo)圖案。
X射線光刻
X射線光刻是電子工業(yè)中用于選擇性去除薄膜部分的工藝。它使用X射線將幾何圖形從掩模轉(zhuǎn)移到基板上的光敏化學(xué)光刻膠或簡單地“抵抗”。然后，一系列化學(xué)處理將產(chǎn)生的圖案雕刻到光刻膠下面的材料中。
鉆石圖案
在納米金剛石表面上雕刻或創(chuàng)建圖案而不損壞它們的簡單方法可能會導(dǎo)致新的光子器件。
金剛石圖案化是形成金剛石MEMS的方法。這是通過將金剛石膜平版印刷到諸如硅之類的基材上來實現(xiàn)的?？梢酝ㄟ^經(jīng)由二氧化硅掩模的選擇性沉積，或者通過在沉積之后進(jìn)行微機(jī)械加工或聚焦離子束研磨來形成圖案。[16]
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蝕刻過程
蝕刻工藝有兩個基本類別：濕蝕刻和干蝕刻。在前者中，材料浸入化學(xué)溶液后會溶解。在后者中，使用反應(yīng)性離子或氣相蝕刻劑來濺射或溶解材料。[17] [18]
濕蝕刻
主條目：蝕刻（微細(xì)加工）
濕化學(xué)蝕刻在于通過將基板浸入溶解該基板的溶液中來選擇性地去除材料。該蝕刻工藝的化學(xué)性質(zhì)提供了良好的選擇性，這意味著如果精心選擇，目標(biāo)材料的蝕刻速率將大大高于掩模材料。
各向同性蝕刻
蝕刻在各個方向上以相同的速度進(jìn)行。掩模中的長而窄的孔會在硅中產(chǎn)生V形凹槽。如果正確進(jìn)行蝕刻，則這些凹槽的表面在原子上可以是光滑的，并且尺寸和角度非常精確。
各向異性蝕刻
某些單晶材料（例如硅）將根據(jù)基材的晶體學(xué)取向而具有不同的蝕刻速率。這被稱為各向異性蝕刻，最常見的例子之一是在KOH（氫氧化鉀）中蝕刻硅，其中Si <111>平面的蝕刻速度比其他平面（晶體取向）慢約100倍。因此，在（100）-Si晶片中蝕刻矩形孔會導(dǎo)致金字塔形的蝕刻坑具有54.7°的壁，而不是像各向同性蝕刻那樣具有側(cè)壁彎曲的孔。
HF蝕刻
氫氟酸通常用作二氧化硅（SiO
2，也稱為BOX for SOI），通常為49％濃縮形式，即5：1、10：1或20：1 BOE（緩沖氧化物蝕刻劑）或BHF（緩沖HF）。它們最早在中世紀(jì)用于玻璃蝕刻。它被用于IC制造中以對柵極氧化物進(jìn)行構(gòu)圖，直到工藝步驟被RIE取代。
氫氟酸被認(rèn)為是無塵室中較危險的酸之一。它在接觸時會滲透皮膚，并直接擴(kuò)散到骨骼。因此，直到為時已晚才感覺到損壞。
電化學(xué)蝕刻
用于選擇性地去除硅的摻雜劑的電化學(xué)蝕刻（ECE）是一種自動化的方法，可以有選擇地控制蝕刻。需要一個有源pn二極管結(jié)，并且任何一種摻雜劑都可以是抗腐蝕（“腐蝕停止”）材料。硼是最常見的蝕刻停止摻雜劑。結(jié)合如上所述的濕法各向異性蝕刻，ECE已成功用于控制商用壓阻硅壓力傳感器中的硅膜片厚度?？梢酝ㄟ^硅的注入，擴(kuò)散或外延沉積來產(chǎn)生選擇性摻雜的區(qū)域。
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干蝕刻
主條目：干蝕刻
蒸氣蝕刻
二氟化氙
二氟化氙（XeF
2）是硅的干氣相各向同性蝕刻劑，最初于1995年在美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校用于MEMS。[19] [20]主要用于通過底切硅XeF釋放金屬和介電結(jié)構(gòu)
2與濕蝕刻劑不同，它具有無摩擦釋放的優(yōu)點。它對硅的蝕刻選擇性非常高，可以與光致抗蝕劑SiO一起使用
2，氮化硅和各種用于掩膜的金屬。它與硅的反應(yīng)是“無等離子體的”，純化學(xué)且自發(fā)的，通常以脈沖模式運行。蝕刻作用的模型可用，[21]，大學(xué)實驗室和各種商業(yè)工具也提供使用這種方法的解決方案。
等離子蝕刻
現(xiàn)代VLSI工藝避免了濕法蝕刻，而是使用等離子蝕刻。等離子體蝕刻器可以通過調(diào)整等離子體參數(shù)以多種模式運行。普通等離子蝕刻的工作電壓為0.1至5托。（該壓力單位通常在真空工程中使用，大約等于133.3帕斯卡。）等離子體產(chǎn)生中性帶電的高能自由基，該自由基在晶片表面反應(yīng)。由于中性粒子從各個角度侵蝕晶圓，因此該過程是各向同性的。
等離子刻蝕可以是各向同性的，即在圖案化的表面上表現(xiàn)出與其向下刻蝕率大致相同的橫向底切率，或者可以是各向異性的，即表現(xiàn)出比其向下的刻蝕率小的橫向刻蝕率。在深反應(yīng)性離子蝕刻中，這種各向異性最大。當(dāng)涉及取向依賴蝕刻時，術(shù)語各向異性用于等離子蝕刻不應(yīng)與相同術(shù)語混淆。
等離子體的原料氣通常包含富含氯或氟的小分子。例如，四氯化碳（CCl4）蝕刻硅和鋁，三氟甲烷蝕刻二氧化硅和氮化硅。含氧的等離子體用于氧化（“灰化”）光刻膠并促進(jìn)其去除。
離子銑削或濺射蝕刻使用的壓力較低，通常低至10-4托（10 mPa）。它用惰性氣體（通常是Ar +）的高能離子轟擊晶片，該惰性氣體通過轉(zhuǎn)移動量將原子從基板上擊落。因為蝕刻是通過離子進(jìn)行的，而離子大約從一個方向接近晶片，所以該過程是高度各向異性的。另一方面，它傾向于顯示較差的選擇性。反應(yīng)離子刻蝕（RIE）在濺射和等離子刻蝕之間的中間條件（10–3至10-1托之間）下運行。深反應(yīng)離子刻蝕（DRIE）修改了RIE技術(shù)以產(chǎn)生深而窄的特征。
濺射
主條目：濺射
反應(yīng)離子蝕刻（RIE）
主條目：反應(yīng)離子蝕刻
在反應(yīng)離子蝕刻（RIE）中，將基板放置在反應(yīng)器內(nèi)部，并引入幾種氣體。使用RF電源將等離子吹入混合氣體中，從而將氣體分子分解成離子。離子朝被蝕刻材料的表面加速并與之反應(yīng)，形成另一種氣態(tài)材料。這被稱為反應(yīng)離子蝕刻的化學(xué)部分。還有一個物理部分，類似于濺射沉積過程。如果離子具有足夠高的能量，它們可以將原子從待蝕刻的材料中剔除，而不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。開發(fā)平衡化學(xué)和物理蝕刻的干法蝕刻工藝是一項非常復(fù)雜的任務(wù)，因為有許多參數(shù)需要調(diào)整。通過改變平衡，有可能影響蝕刻的各向異性，
主條目：深反應(yīng)離子刻蝕
Deep RIE（DRIE）是RIE的一個特殊子類，并且正在日益普及。在此工藝中，幾乎垂直的側(cè)壁可實現(xiàn)數(shù)百微米的蝕刻深度。主要技術(shù)基于所謂的“博世工藝”，[22]以德國公司羅伯特·博世（Robert Bosch ）的名字命名，該公司申請了原始專利，其中兩種不同的氣體成分在反應(yīng)器中交替出現(xiàn)。當(dāng)前，DRIE有兩種變體。第一個變體包含三個不同的步驟（原始的Bosch過程），而第二個變體僅包含兩個步驟。
在第一個變體中，蝕刻周期如下：
（i）舊金山6各向同性蝕刻
（ii）C4F8鈍化
（iii）舊金山6?各向異性蝕刻用于地板清潔。
在第二變形中，步驟（i）和（iii）被組合。
兩種變體的工作方式相似。該?4F8在基材表面上產(chǎn)生聚合物，第二種氣體成分（SF6和O2）蝕刻基板。立即通過蝕刻的物理部分將聚合物濺射掉，但僅在水平表面上而不在側(cè)壁上。由于聚合物僅在蝕刻的化學(xué)部分中非常緩慢地溶解，因此它會堆積在側(cè)壁上并保護(hù)它們不受蝕刻。結(jié)果，可以實現(xiàn)50：1的蝕刻縱橫比。該工藝可輕松用于完全蝕刻硅襯底，并且蝕刻速率比濕蝕刻高3-6倍。
模具準(zhǔn)備
在硅晶片上準(zhǔn)備大量MEMS器件后，必須分離單個管芯，這在半導(dǎo)體技術(shù)中稱為管芯準(zhǔn)備。對于某些應(yīng)用，在分離之前先進(jìn)行晶片背面研磨，以減小晶片厚度。然后可以通過使用冷卻液進(jìn)行鋸切或通過稱為隱形切割的干激光工藝來執(zhí)行晶圓切割。