MEMS和傳統CMOS刻蝕與沉積工藝到底有什么關系

　　不久前，MEMS 蝕刻和表面涂層方面的領先企業 memsstar 向《電子產品世界》介紹了 MEMS 與傳統 CMOS 刻蝕與沉積工藝的關系，對中國本土 MEMS 制造工廠和實驗室的建議等。

　　1 MEMS 比 CMOS 的復雜之處

　　MEMS 與 CMOS 的根本區別在于：MEMS 是帶活動部件的三維器件，CMOS 是二維器件。因此，雖然許多刻蝕和沉積工藝相似，但某些工藝是 MEMS 獨有的，例如失效機理。舉個例子，由于 CMOS 器件沒有活動部件，因此不需要釋放工藝。正因為如此，當活動部件“粘”在表面上，導致設備故障時，就會產生靜摩擦，CMOS 沒有這種問題。 CMOS 器件是在硅材料上逐層制作而成的。雖然蝕刻和沉積是標準工藝，但它們主要使用光刻和等離子蝕刻在裸片上創建圖案。另一方面，MEMS 是采用體硅加工工藝嵌入到硅中，或通過表面微加工技術在硅的頂部形成。體硅 MEMS 的深反應離子刻蝕（DRIE）也稱為 Bosch 工藝（因為該工藝在 20 世紀 90 年代由 Bosch 開發），是專為 MEMS 設計的一種最老的工藝解決方案。雖然它不是標準的半導體工藝，但現在已應用于三維裸片堆疊中，通過硅通孔（TSV）技術進行蝕刻。此外，表面微加工蝕刻的釋放蝕刻是另外一種需要釋放材料的受控化學蝕刻的特定 MEMS 工藝。

　　2 將舊 CMOS 轉換為 MEMS 生產線

　　盡管歐美國家多年來一直在推動 MEMS 創新，但直到現在，還沒有一家建立 MEMS 專用工廠。雖然有些公司有 MEMS 工藝生產線，但它們并不一定是最先進的。相反，是二次利用舊半導體工廠的方式，為它們注入新的活力。將舊 CMOS 半導體制造設備的富余生產能力轉換為 MEMS 生產線可能是中國可以考慮的一種方法。 MEMS 器件不太可能達到 CMOS 器件的產量，理解這一點非常重要。一種器件沒法讓 MEMS 生產線盈利，因為人們不需要 5 萬個初制晶圓。即使是 MEMS 麥克風這種相當高產量的應用，但生產卻分布在多個廠家。

　　3 中國 MEMS 制造廠和實驗設備的挑戰

　　總體來看，中國在 MEMS 應用的內部開發方面落后于世界其他先進國家。目前，中國面臨著與歐美國家多年前一樣的制造和設備挑戰，而且隨著歐美國家不斷推進發展，中國較難迎頭趕上。鑒于中國當前與其他國家之間的關系，中國正在加緊發展國內能力，以期獲得獨立供應鏈。 MEMS 產業發展速度快，創新力強。此外，大多數 MEMS 器件都是專用的，沒有像 CMOS 器件那樣大的體量。因此，正確合理的解決方案必須以技術為基礎。尖端科技是需要成本的。為一家工廠配備已使用了 20 年工藝的傳統 MEMS 設備并非成功之道。重要的是，設備不僅要滿足今天的需要，還要滿足未來 5 ~ 10 年的需要。因此，為應對未來發展的需要，應盡可能選擇最高生產能力的設備是很重要的，以備援未來。