MEMS 技術源于 CMOS 工藝技術，MEMS 與CMOS 集成是指在主流標準CMOS 工藝技術基礎上制造 MEMS，即在芯片設計及工藝中由兩個基本模塊組成，一個模塊是 CMOS 器件區，包括控制電路、信號處理電路、1/0接口電路等外圍電路；另一個模塊是 MEMS 器件區，主要進行微機械結構的加工制造。通過這種方法可以集成制備各種微系統，如壓力與慣性傳感器系統，化學與生化敏感、聲學、仿生學和 RF MEMS 元件，以及電路感測系統等。進人21世紀以來，生物微機電系統(Bio-MEMS)備受關注，Bio-MEMS 是將以生物醫療診斷或生物信息分析為目的的生物芯片與 CMOS 集成在同一芯片上，其應用主要包括生物信息識別分析、醫療診斷、組織細胞工程、醫療注射及手術輔助等。制造過程由標準 CMOS 工藝和與其兼容的 MEMS 微機械加工工藝共同完成。MEMS微機械加工和 CMOS 工藝的集成可以通過不同的方法來實現，外加的工藝模塊及步驟可以在標準 CMOS 工藝流程之前（Pre-CMOS/MEMS)、之中 (Intra-CMOS/MEMS)或之后 (Post-CMOS/MEMS）進行。

1、Pre-CMOS/MEMS 工藝

Pre-CMOS/MEMS 是指部分或全部的 MEMS 結構在制作 CMOS 之前完成，帶有MEMS 微結構部分的硅片可以作為 CMOS 工藝的初始材料。

Pre-CMOS/MEMS 工藝是 Sandia National Laboratorices 開發的模塊化 MEMS 加工技術。首先，在硅基片上采用各向異性的刻蝕方法形成淺隔離槽，接著在淺隔離槽中沉積多層多晶硅材料并加工形成微結構。形成 MEMS 微結構后，在隔離槽中沉積 SiO2等填充物質，并利用 CMP 平坦化硅片表面，最終的基片作為起始材料送到標準 CMOS 生產線上在預留的區域制備出 CMOS 電路部分。然后通過金屬互連連接 CMOS 電路和 MEMS 結構，最后用干法刻蝕或化學腐蝕法將微結構釋放，完成 Pre-CMOS/ MEMS 微機械加工。將 MEMS 結構在CMOS 之前完成，可以完全避免CMOS 電路受損，提高敏感 MEMS 器件的性能。

2、Intra-CMOS/MEMS 工藝

在標準的 CMOS 制作過程中，在后段互連金屬之前也可以插人薄膜工藝以形成 MEMS 結構。這種方法多用于形成高溫多晶硅的微結構，以確保多晶硅沉積和退火工藝與 CMOS 工藝兼容。首先在 CMOS 襯底上形成一層場氧作為犧牲層，然后沉積摻雜的或未摻雜的多晶硅層作為微結構層再用干法刻蝕或濕法刻蝕清除犧牲層，釋放微結構。然后回到 CMOS 流程，在微結構表面沉積氧化硅，并繼續制作其他 CMOS 后段金屬互連線。

3.、Post-CMOS/MEMS 工藝

Post-CMOS/MEMS 工藝是指先在 CMOS 工廠完成標準的 CMOS 工藝，然后在專門的 MEMS 工廠完成 MEMS 工藝。Post-CMOS/MEMS 工藝成本比前兩種工藝的成本低，是目前廣泛應用的 CMOS/MEMS 工藝。只需要將傳統的版圖設計做適當的改變，保持Post-CMOS 的工藝溫度不超過 450°C，最后通過刻蝕的方法將 MEMS 微結構釋放出來，即可實現 MEMS 微結構與 CMOS 外圍電路的單芯片集成。根據 CMOS 電路部分與 MEMS 結構部分相對位置的不同，Post-CMOS/MEMS 工藝可以分為如下3種。

(1） 在CMOS 襯底上形成整個 MEMS 結構：以低溫多晶鍺硅 （Poly-SiGe）為結構層的陀螺儀集成在常規的 0.35um?CMOS?工藝平合上。

(2）帶附加層的 Post-CMOS/MEMS 加工：為了避免雜質再分布，保持所需的高溫穩定金屬化，后處理的工藝溫度必須低于 450°C。例如，MEMS 集成加速度計就是通過低溫熔融鍵合（Fusion Bonding）在 CMOS 的金屬層上疊加硅結構層，然后經過深反應離子刻蝕（DRIE）形成 MEMS 結構層，并由鎢栓塞連接MEMS 和?CMOS。

(3） CMOS 與 MEMS 各自完成加工后，通過圓片級共晶鍵合 (Eutectic Bonding）集成單一芯片（如采用 CMOS 與 MEMS 圓片級鍵合集成加速度計陀螺儀）。該方法具有較好的工藝兼容性，MEMS 結構材料的選擇可以多樣化，并可有效節省芯片面積。