1 第四讲：体硅加工――1 多晶硅有很多优点，也有非常系统深入的研究积累，但是，人们经常费力地刻蚀单晶硅以获得硅膜： 选择单晶硅作为 MEMS 的结构材料的主要因素： 1． 基于 IC 技术的基础，硅提供了集成制造的可能性 2． 对单晶硅各种性质特别是物理特性的研究非常透彻 3． 硅相关的技术和设备可以借用 IC 工业的积累 4． 没有那一种高纯度的单晶材料能够拥有像硅材料这样高的性价比，并且可以大批量廉价提供。 5． 单晶硅的许多重要特性非常适合作为微结构材料。除了精细结构成型加工特性之外，它的机械特性、压阻效应、结构稳定性等也是吸引人的优点 600 度以下不会蠕变，除非破裂，否则会回复固有形状。 硅的物理特性 单晶晶体结构 立方晶体， 金刚石结构 比重 2.3g/cm2 断裂强度 1000Mpa 屈服强度 100-200Mpa 弹性模量 160Gpa 压阻系数 -120～120 热导率 150WM/K 热膨胀系数 2.5x10-6/k 2 关于脆裂（breaking），由于单晶硅晶体的完整性，一旦有任何细微裂纹产生，就没有制约的因素存在（比如晶界），在张力作用下迅速扩展，故单晶硅的断裂是它的缺点之一。 因此，即使是表面细微的损伤也会显著改变断裂强度的测试结果。 硅的压阻系数与多种因素有关，主要有掺杂水平、温度、晶格取向和电流相对于张力的走向，系数可以在＋120 到－120之间变化，一般金属该数值约为 2。 压阻效应相当灵敏，成为许多物理传感器检测信号的基础。 热传导系数与一般金属相当，考虑到微结构一般尺寸比较小，多数情况下足以承担散热的重任。 为什么还要研究硅的微机械加工技术？ 半导体工艺虽然对硅相关的基本性质和微细加工技术已经有了透彻的认识，但是与MEMS 的要求尚有比较大的差距，主要表现在纵身方向大加工深度上，在半导体工艺中，即使是最深的隔离工艺，其加工深度也不会超过 10 微米，绝大多数在1 微米之内，但是MEMS 结构很多情况下加工深度与宽度相仿，相当一部分要求高深宽比结构，而且这些结构还要沟通不同的结构层次，是半导体加工难以实现的，所以必须开展针对性的研究。 体硅加工的本质就是有选择地去掉部分硅材料，使留下的硅结构满足器件构造的需求 3 体硅加工的硅微结构，基本的形式有以下几种： 各向同性刻蚀 各向异性刻蚀 悬臂梁等运动结构释放 4 5 实现上述结构的体硅加工技术主要有三种工艺路线： 湿法刻蚀、表面微机械多孔硅技术和干法刻蚀，还有一些辅助技术也是必须...
