?、佟鹘y機械加工方法

　　傳統機械加工方法指利用大機器制造小機器，再利用小機器制造微機器?？梢杂糜诩庸ひ恍┰谔厥鈭龊蠎玫奈C械裝置，例如微型機械手、微型工作臺等。

　　傳統機械加工方法以日本為代表，日本研究MEMS的重點是超精密機械加工，因此他們更多的是將傳統機械加工進行微型化。

　　此加工方法可以分為兩大類：超精密機械加工及特種微細加工。超精密機械加工以金屬為加工對象，用硬度高于加工對象的工具，將對象材料進行切削加工，所得的三維結構尺寸可在0.01mm以下。此技術包括鉆石刀具微切削加工、微鉆孔加工、微銑削加工及微磨削與研磨加工等。

　　特種微細加工技術是通過加工能量的直接作用，實現小至逐個分子或原子的切削加工。特種加工是利用電能、熱能、光能、聲能及化學能等能量形式。常用的加工方法有：電火花加工、超聲波加工、電子束加工、激光加工、離子束加工和電解加工等。超精密機械加工和特種微細加工技術的加工精度已達微米、亞微米級，可以批量制作模數僅為0.02左右的齒輪等微機械元件，以及其它加工方法無法制造的復雜微結構器件。

　　②、硅基MEMS技術

　　以美國為代表的硅基MEMS技術是利用化學腐蝕或集成電路工藝技術對硅材料進行加工，形成硅基MEMS器件。這種方法可與傳統的IC工藝兼容，并適合廉價批量生產，已成為目前的硅基MEMS技術主流。

　　當前硅基微加工技術可分為體微加工技術、表面微加工技術。

　　體微加工技術：

　　體微加工技術是對硅的襯底進行加工的技術。一般采用各向異性化學腐蝕，利用單晶硅的不同晶向的腐蝕速率存在各向異性的特點而進行腐蝕，來制作不同的微機械結構或微機械零件，其主要特點是硅的腐蝕速率和硅的晶向、攙雜濃度及外加電位有關。

　　另一種常用技術為電化學腐蝕，現已發展為電化學自停止腐蝕，它主要用于硅的腐蝕以制備薄面均勻的硅膜。利用此技術可以制造出MEMS的精密三維結構。

　　體微加工技術主要通過對硅的深腐蝕和硅片的整體鍵合來實現，能夠將幾何尺寸控制在微米級。由于各向異性化學腐蝕可以對大硅片進行，使得MEMS器件可以高精度地批量生產，同時又消除了研磨加工所帶來的殘余機械應力，提高了MEMS器件的穩定性和成品率。

　　表面微加工技術：

　　表面微加工技術是在硅片正面上形成薄膜并按一定要求對薄膜進行加工形成微結構的技術，全部加工僅涉及到硅片正面的薄膜。是在20世紀80年代由美國加州大學Berkeley分校開發出來的，它以多晶硅為結構層，二氧化硅為犧牲層。表面微加工技術與集成電路技術最為相似，其主要特點是在“薄膜+淀積”的基礎上，利用光刻、腐蝕等IC常用工藝制備微機械結構，最終利用選擇腐蝕技術釋放結構單元，獲得可動的二維或三維結構。

　　用這種技術可以淀積二氧化硅膜、氮化硅膜和多晶硅膜;用蒸發鍍膜和濺射鍍膜可以制備鋁、鎢、鈦、鎳等金屬膜;薄膜的加工一般采用光刻技術，如紫外線光刻、X射線光刻、電子束光刻和離子束光刻。通過光刻將設計好的微機械結構圖轉移到硅片上，再用等離子體腐蝕、反應離子腐蝕等工藝來腐蝕多晶硅膜、氧化硅膜以及各種金屬膜，以形成微機械結構。

　　這一技術避免了體微加工所要求的雙面對準、背面腐蝕等問題，與集成電路的工藝兼容，且工藝成熟，可以在單個直徑為幾十毫米的單晶硅基片上批量生成數百個MEMS裝置。

　　③、深層刻蝕技術

　　深層刻蝕技術指深層反應離子向硅芯片內部刻蝕，刻蝕到芯片內部的一個犧牲層，并在刻蝕完成后被腐蝕掉，這樣本來埋在芯片內部的結構就可以自由運動。

　　深層刻蝕技術屬于微機械加工方法LIGA的一種，LIGA方法是指采用同步X射線深層光刻、微電鑄制模和注塑復制等主要工藝步驟組成的一種綜合性微機械加工技術。

　　利用LIGA技術可以加工各種金屬、塑料和陶瓷等材料，得到大深寬比的精細結構，其加工深度可達幾百微米。

　　LIGA技術與其它立體微加工技術相比有以下特點：

　　可制作高度達數百至1000μm，深寬比可大于200，側壁平行偏離在亞微米范圍內的三維立體微結構；

　　對微結構的橫向形狀沒有限制，橫向尺寸可以小到0.5μm，精度可達0.1μm；

　　用材廣泛，金屬、合金、陶瓷、玻璃和聚合物都可以作為LIGA的加工對象；

　　與微電鑄、鑄塑巧妙結合可實現大批量復制生產，成本低。

　　LIGA的主要工藝步驟如下：在經過X光掩模制版和X光深度光刻后，進行微電鑄，制造出微復制模具，并用它來進行微復制工藝和二次微電鑄，再利用微鑄塑技術進行微器件的大批量生產。

　　由于LIGA所要求的同步X射線源比較昂貴，所以在LIGA的基礎上產生了準LIGA技術，它是用紫外光源代替同步X射線源，雖然不能達到LIGA加工的工藝性能，但也能滿足微細加工中的許多要求。而由上海交通大學和北京大學聯合開發、具有獨立知識產權的DEM技術，也是LIGA技術中的一種。該技術采用感應耦合等離子體深層刻蝕工藝來代替同步輻射X光深層光刻，然后進行常規的微電鑄和微復制工藝，該技術因不需要昂貴的同步輻射X光源和特制的X光掩摸板而具有廣泛的應用前景。