memsstar谈MEMS刻蚀与沉积工艺的挑战

鲁冰

不久前，MEMS蚀刻和表面涂层方面的领先企业mems star向《电子产品世界>介绍了MEMS与传统CMOS刻蚀与沉积工艺的关系，对中国本土MEMS制造工厂和实验室的建议等。

1 MEMS比CMOS的复杂之处

MEMS与CMOS的根本区别在于：MEMS是带活动部件的三维器件，CMOS是二维器件。因此，虽然许多刻蚀和沉积工艺相似，但某些工艺是MEMS独有的，例如失效机理。举个例子，由于CMOS器件没有活动部件，因此不需要释放工艺。正因为如此，当活动部件“粘”在表面上，导致设备故障时，就会产生静摩擦，CMOS没有这种问题。

CMOS器件是在硅材料上逐层制作而成的。虽然蚀刻和沉积是标准工艺，但它们主要使用光刻和等离子蚀刻在裸片上创建图案。另一方面，MEMS是采用体硅加工工艺嵌入到硅中，或通过表面微加工技术在硅的顶部形成。

体硅MEMS的深反应离子刻蚀（ DRIE）也称为Bosch工艺（因为该工艺在20世纪90年代由Bosch开发），是专为MEMS设计的一种最老的工艺解决方案。虽然它不是标准的半导体工艺，但现在已应用于三维裸片堆叠中，通过硅通孔（ TSV）技术进行蚀刻。此外，表面微加工蚀刻的释放蚀刻是另外一种需要释放材料的受控化学蚀刻的特定MEMS工艺。

2 将IBCMOS转换为MEMS生产线

尽管欧美国家多年来一直在推动MEMS创新，但直到现在，还没有一家建立MEMS专用工厂。虽然有些公司有MEMS工艺生产线，但它们并不一定是最先进的。相反，是二次利用旧半导体工厂的方式，为它们注入新的活力。将旧CMOS半导体制造设备的富余生产能力转换为MEMS生产线可能是中国可以考虑的一种方法。

MEMS器件不太可能达到CMOS器件的产量，理解这一点非常重要。一种器件没法让MEMS生产线盈利，因为人们不需要5万个初制晶圆。即使是MEMS麦克风这种相当高产量的应用，但生产却分布在多个厂家。

3 中国MEMS制造厂和实验设备的挑战

总体来看，中国在MEMS应用的内部开发方面落后于世界其他先进国家。目前，中国面临着与欧美国家多年前一样的制造和设备挑战，而且随着欧美国家不断推进发展，中国较难迎头赶上。鉴于中国当前与其他国家之间的关系，中国正在加紧发展国内能力，以期获得独立供应链。

MEMS产业发展速度快，创新力强。此外，大多数MEMS器件都是专用的，没有像CMOS器件那样大的体量。因此，正确合理的解决方案必须以技术为基础。

尖端科技是需要成本的。为一家工厂配备已使用了20年工艺的传统MEMS设备并非成功之道。重要的是，设备不仅要满足今天的需要，还要满足未来5-10年的需要。因此，为应对未来发展的需要，应尽可能选择最高生产能力的设备是很重要的，以备援未来。

4 MEMS制造需要外包吗

要想成为一家成功的中国MEMS制造公司，是选择外包还是建厂？这取决于您的商业模式。MEMS集成器件制造商（IDM）并不是孤立存在的。成功的MEMS制造公司拥有多种MEMS產品，能够处理不同尺寸的晶圆，以及各种材料和工艺。目前，对于中国企业来说，这种能力都在海外——在欧洲或美国。

MEMS代工厂之所以存在并取得成功，是因为它们为许多不同的公司生产许多不同的MEMS产品。例如，ST Microelectromcs成功地使用了代工厂（ foundry）模式。

总之，除非你是一个为多家MEMS服务的代工厂，否则建立自己的代工厂是没有意义的。对于中国内部的MEMS市场来说，可以采取合作的方式来替代外包，即几家MEMS公司共用一家工厂。归根结底，选择最终要带来最佳的投资回报。

5 良率指标更为关键

memsstar-直专注于技术、工艺和良率。memsstar通过实现这些目标，来确保客户在当前和未来都能以最低的成本制造最先进的MEMS器件。许多公司把“产量”作为控制成本的一种方法。而memsstar深信“良率”这一指标更为关键。因为无论你能生产多少器件，如果你的良率只有50%，那么成本就是2倍。

memsstar的第二个独特之处在于，所提供的工艺流程贯穿在MEMS器件发展演变过程中，始终有效。从研发到大规模生产制造，MEMS器件经历了概念验证、原型制作、试产和生产制造等多个阶段。如果在概念设计和可行性阶段使用不同的工艺工具，它们可能不会过渡到主流制造设备。mems star作为MEMS蚀刻和表面涂层方面的专家，提供了专业知识、经验和专有技术，并且提供从研发到生产的全套设备。memsstar的MEMS产品融合了下一代专有的释放蚀刻和涂层技术，以及专有和再使用半导体设备。这一系列产品确保mems star能够提供全套蚀刻和沉积解决方案，以支持MEMS开发和生产准备制造。