科 论学
坛微
械制机造工及其应艺用
聂景 成
摘 （齐 齐尔水哈务 团）集 要： 我在国 制行造业飞速发展的 程中， 微机过械制 造工艺已 经在 各个行业域之领 得中到 了广的应用泛 ，而这 一 制造系本 身体也 是目人前类社 会 极为尖端 制 的技术造，能 体现够各个 国家 出目前在精高生产上 度的水 。平本篇 章文要主对针为机制造械艺工 及以实际应进行 了全用详 细面探的 ，讨 期以 为机 械制 造工的发展艺出最贡 献 关 词键： Ｉ ＬＧ Ａ￣ 术 准Ｌ；Ｉ Ｇ Ａ术 技
在前 当机械的制 技术造中 微，械机 造制艺工 属精度极高 的于产生体 系，其生 精度能够产达到米微级。该技术别早就是最硅从基 路 电产生技
挡术。层而经过在相了应清的洗处之理， 后可 以还再镀次上层厚一 大约在度
２
０ ０ ｎ ｍ 右左金，的 一这层材料主作为要预镀层使用。 ２ ） 接， 多着利次旋用方法， 涂得约到３ ０ ｍ 的 正性抗层。 蚀３ 掩模与）蚀层密切抗触曝光接， 得可到峭陡的轮。廓 ４ ） 光一般用 高源压汞 灯曝。光后在碱 显性影液 中显影 ，水并洗小合 烘
干， 可得到深宽比 大于７ 的微构结。 ５ ） 对光刻 后的结构微行进 电， 可得镀 到三金维微属构， 结可用湿 式蚀刻 或反法应性子离刻除蚀预镀层的去金钨和钦。化 ５． 传统制 工艺造 １ ） 超 精机械制造工艺 密超密 精机制械造 用是度硬高于工件 工具，的 对件材 料工进行 切削加 工。 目所前 的用具工车刀有 、钻头、 铣 刀等， 如用钻采刀具微切石削 术可 技 加 工直径 ５ ｍ的２轴 ，面表粗 度糙 值很；低采用微 钻头可以 加 直径工 为 ｑｂ ５２ ｍ 孔； 的采微用 细料磨加可提工加工高度精和工件表 面 的质量， 加 工
．所所脱中 出来离的， 技该术 应的用对某 于行些 的制造 发业展说来 ， 起到了
关重要至的作。 下文用主针对微要械制造机工 以艺及应进行 了全面用细
的探讨详。
机微械 造制 艺工及用应 １ ． 微机蚀械刻技 术微 机生产技术在械成集 电路生产使的过用程 中，相 应的加工工艺 际 上只需实对要深于在 １度Ｏ微 米左右的片表面加 硅以考虑 但是在，于对微
机
、
械结构一元件行加工 的过程进中， 须必要全完越整穿 硅个片的度进厚三 行维 式加的 。 同时工，依 据 所使用的蚀刻 剂 不 同 ，使用 的蚀刻方式所也分为湿 法 蚀刻 、 法干蚀刻 。干在蚀法刻 过程 的中，主 是要 取各采向同 的蚀性刻方 式， 在 有要需 情况下 的，也可 以 各向异性蚀刻； 而湿
法
蚀刻 实际上，是在就蚀 剂为液刻体 的况下称情之湿法为蚀刻 。在执行各向 异性刻蚀工 的过作程 中， 由于单晶硅 原子 的构 的结复 杂原 ，因 导致 面所晶 呈现的出腐蚀率速 有 较着 的差异大，性 在对于而 晶面硅衬的 采底取各 异性腐项蚀措 时施， 会直 沿接 着晶面 停 蚀， 面而面与之间将 会形成 一个５ ４． ７ ５ 的夹角 。而ｏ对在于这类 型
单
位可 Ｏ达． ０１ ｍ， 表面 粗度糙 ａ ｏＲ０ ．０ ０ ５ １， ｚ。采ｍ用金属丝放 电 磨加工削可 加工 出 外 径 ０ ． １ ｍ ｍ注的射针和 口 径头中Ｏ ．６ ｍｍ 的细喷微。 嘴
１２特 加种工 工 艺
的
刻蚀度速以 及结 面晶存 在的关 所系加以利 用之，后能够 促硅使底 衬 得 以 工加 多出 不种同式 形的构结。
． ２硅表 面 微 机械 造制 艺 工
（
） １激光加工。束激 光 发生器将能量高密的激度光进步聚焦一照射到后 工表件 面 。能被吸光收瞬转时化热为。根据能能量密 度的高 低， 可实以现
打孔 、小 孔 、微 精密 切、 加削 精微 防伪工记、标激光 微调 、平动衡 、 打、字 接焊和 表 面热 处 理 。 （ ２ ） 用道隧微显镜进行微细加工 。 该工加法是将扫方 隧描显微镜道技 用于分术级加子 工 其，理 原基是于量子 学 力的隧道效应 。中用 采尖极细（ 端直 径为纳米级） 的金 属探作为针极电，在真空 中用电压瓷等陶微位移构控机 制尖和工件表针 面保持 ～１ １ Ｏ 的ｍ距离，并 在探针 和工间加上较件 低的压 ， 电 在则尖和针件微工观 面表间 ， 来本是缘绝的势 ， 垒于量由力子 学中子粒的 波 和动场电的畸变， 就产会生近场 透穿“ 隧的道” 电 流， 时使同针探相对 工于 件品表样作微面移位描扫 就， 以观可物察表质 单面 原子个分或子的排状列态
表面微硅械机制 工造是艺微机械 器完 全制作件 在晶表片而面不穿透 晶片表 面的一种加工技术 。般来 讲，一 微机械 结构常用薄膜材料层来 制， 作 用常的薄 膜层材料有 ： 晶多硅、 化氮硅 氧、化 硅、磷硅 酸玻璃盐 （ ＳＰ Ｇ）、 硼 酸硅
玻 璃 （Ｂ Ｐ Ｓ ） 和金Ｇ。 为了制造属复杂微结的构， 这种薄膜层采用 ＶＰ 或 Ｃ ＤＤＶ
方法在片上硅积 沉， 利并用光工艺刻化和学或 物腐蚀工理艺进来 行结构制 。 造这 里在， 牺牲层起 非了常重 要的作 用 。 牺牲的层作就是用在续加工形 连成 构结的层程中过结使层 与衬构底 开。牺隔牲层度一般为 １厚 ２ —ｍ， 但 也 可以 更厚。 沉些积后 牺牲 层被，蚀成所 腐形需状。
利用面微机表械制工造
艺 可 ，制造悬以式构结，如微 型悬粱臂 悬臂、、 型微桥微型腔和。等
３． Ｉ Ｇ Ａ 工Ｌ艺
和 电在子面表的行， 获得为单个原子在 表排面列的 信息。 （ ）３ 微细 电火花加工。 微 细电花火加工在绝缘的工是液作中过通工具 电
和工件极问 冲火花脉放 电产生瞬时的、局 部温来高溶化和 汽化除蚀属 ，金 加工 程过 中工 具工件问与没有宏观的 切力削 ，只控要 制微的单个脉精冲放 电能，量配 精合微量密 给进可 以实现 极微细就的属材金料的 去加除工， 加 可微工细 的、轴 、 窄孔缝、 平、面空 间面等。曲 二 、 结语 综 所述上， 在经 过数 了年十发展的 之后 ，机械微技术已经 从以 单往一 的 三维工加展拓 朝， 系着统成的方向集发， 展从基础 的性索 ，探开 始行 进实 化用 的研究 。而在来 未微机械生的 产术价技值研上所究涉及 的重到环 点， 就在于微节构机维立体三爱敬工 微、机集成械、微机械封装 技术等 。之， 总 微机械技 术的用应 对于我 ，国新高 技术产 的发展来业说， 起到 了至 关重 要的推 作用。动● 考参文献 …王斌，常秋 ，英齐烨 ． 激光表织构面对化 ５４～ ＃钢 干擦摩特 的性响【影Ｉ ． ］ 滑与润封密 ．２０ １ ３（ ２１） 『２ ］ 袁义 ，坤 赵辉增， 育王， 郭平贤钦 微．械制机技造术发 及其展 应现用
状 【 １『． 煤矿 械．机 ０ ２ ６０ （０９ ）
Ｌ
Ｉ ＧＡ 工 艺本是 身属一 于种通 过ｘ光射 进行线 维微 结三加 构的工微 机 技械术， 在一这 技之 术， 实中际上 含 了包 光深ｘ度同 辐射 步蚀 光刻 、电 铸成型 、注 成型这三个塑要主的 工 步骤艺。而 ＬＩ Ｇ Ａ技本身实术 上就际是 于平对面Ｉ ｃ工艺 中所及到涉光刻术加技 以借鉴 ， 但相较是而言 ，Ｌ Ｇ Ａ技 Ｉ对于材料术工加过程 中呈现所的深出宽远远要大标准 于 ｃＩ生技术产中的 薄 亚膜米光刻微技术数参。 时同，所 能 够 加 工 的 厚 度，也 要 于 高 面平工 艺 典 型 ２值 １ｘ ｍ 标的 ；此外准 ，Ｌ Ｉ Ａ工艺还Ｇ 以有可 效的对 非针材硅执行三料 维微加细工作工， 并且其 中 能所使用够的材 也更加料的广泛。Ｌ ＩＧ Ａ技 在术微 机 械加工体系 的中 用应，有的效推 了 Ｍ动ＥＳＭ术 技身本得以在产行业生 中 迅 的速 推 广和 发展 。 ４． Ｌ准 Ｉ Ｇ 技术Ａ Ｌ Ｉ Ｇ Ａ术技 实在际使 用的过 中程 ，呈所现出的 本成需 求较高， 且其并中 的 艺工术也技为复极杂。 为了 能最够大 限 的避免度使
用 同辐射步所产 光生 昂的贵成本， 可 以使用近 的紫似外线为作代性 替的光源。而也这就一是
种似于 类Ｌ Ｉ Ｇ技Ａ 的微术械机艺工， 被 作是称 Ｌ ＩＧ Ａ技术 ，同样能够现呈出深 宽 较比大三维大结构加工 微具体加工工艺。用如下 ：应 １ ）硅在衬底位 上置， 过溅射 通方的式 使，其得 表能面够形一成厚层 大度 约在 ２３ ０ ｍ 的ｎ钨钦薄膜 化而。使用材该的主料原要是由于因， 钨 钦所 化呈 现
的出着附性极为优秀， 并 且还 能 够当是做 刻光 程中起到隔离过果 效阻的
【３ 张］帅， 贾育秦． Ｍ ＭＳＥ技术 的 研现状究和新 展进［ 刀： 代现 制工程 ． 造
２０ ０ ５ （０ ９ ）
４
１ １ ＿＿ Ｉ＿ 一
科 论学
坛微
械制机造工及其应艺用
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摘 （齐 齐尔水哈务 团）集 要： 我在国 制行造业飞速发展的 程中， 微机过械制 造工艺已 经在 各个行业域之领 得中到 了广的应用泛 ，而这 一 制造系本 身体也 是目人前类社 会 极为尖端 制 的技术造，能 体现够各个 国家 出目前在精高生产上 度的水 。平本篇 章文要主对针为机制造械艺工 及以实际应进行 了全用详 细面探的 ，讨 期以 为机 械制 造工的发展艺出最贡 献 关 词键： Ｉ ＬＧ Ａ￣ 术 准Ｌ；Ｉ Ｇ Ａ术 技
在前 当机械的制 技术造中 微，械机 造制艺工 属精度极高 的于产生体 系，其生 精度能够产达到米微级。该技术别早就是最硅从基 路 电产生技
挡术。层而经过在相了应清的洗处之理， 后可 以还再镀次上层厚一 大约在度
２
０ ０ ｎ ｍ 右左金，的 一这层材料主作为要预镀层使用。 ２ ） 接， 多着利次旋用方法， 涂得约到３ ０ ｍ 的 正性抗层。 蚀３ 掩模与）蚀层密切抗触曝光接， 得可到峭陡的轮。廓 ４ ） 光一般用 高源压汞 灯曝。光后在碱 显性影液 中显影 ，水并洗小合 烘
干， 可得到深宽比 大于７ 的微构结。 ５ ） 对光刻 后的结构微行进 电， 可得镀 到三金维微属构， 结可用湿 式蚀刻 或反法应性子离刻除蚀预镀层的去金钨和钦。化 ５． 传统制 工艺造 １ ） 超 精机械制造工艺 密超密 精机制械造 用是度硬高于工件 工具，的 对件材 料工进行 切削加 工。 目所前 的用具工车刀有 、钻头、 铣 刀等， 如用钻采刀具微切石削 术可 技 加 工直径 ５ ｍ的２轴 ，面表粗 度糙 值很；低采用微 钻头可以 加 直径工 为 ｑｂ ５２ ｍ 孔； 的采微用 细料磨加可提工加工高度精和工件表 面 的质量， 加 工
．所所脱中 出来离的， 技该术 应的用对某 于行些 的制造 发业展说来 ， 起到了
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机微械 造制 艺工及用应 １ ． 微机蚀械刻技 术微 机生产技术在械成集 电路生产使的过用程 中，相 应的加工工艺 际 上只需实对要深于在 １度Ｏ微 米左右的片表面加 硅以考虑 但是在，于对微
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械结构一元件行加工 的过程进中， 须必要全完越整穿 硅个片的度进厚三 行维 式加的 。 同时工，依 据 所使用的蚀刻 剂 不 同 ，使用 的蚀刻方式所也分为湿 法 蚀刻 、 法干蚀刻 。干在蚀法刻 过程 的中，主 是要 取各采向同 的蚀性刻方 式， 在 有要需 情况下 的，也可 以 各向异性蚀刻； 而湿
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蚀刻 实际上，是在就蚀 剂为液刻体 的况下称情之湿法为蚀刻 。在执行各向 异性刻蚀工 的过作程 中， 由于单晶硅 原子 的构 的结复 杂原 ，因 导致 面所晶 呈现的出腐蚀率速 有 较着 的差异大，性 在对于而 晶面硅衬的 采底取各 异性腐项蚀措 时施， 会直 沿接 着晶面 停 蚀， 面而面与之间将 会形成 一个５ ４． ７ ５ 的夹角 。而ｏ对在于这类 型
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刻蚀度速以 及结 面晶存 在的关 所系加以利 用之，后能够 促硅使底 衬 得 以 工加 多出 不种同式 形的构结。
． ２硅表 面 微 机械 造制 艺 工
（
） １激光加工。束激 光 发生器将能量高密的激度光进步聚焦一照射到后 工表件 面 。能被吸光收瞬转时化热为。根据能能量密 度的高 低， 可实以现
打孔 、小 孔 、微 精密 切、 加削 精微 防伪工记、标激光 微调 、平动衡 、 打、字 接焊和 表 面热 处 理 。 （ ２ ） 用道隧微显镜进行微细加工 。 该工加法是将扫方 隧描显微镜道技 用于分术级加子 工 其，理 原基是于量子 学 力的隧道效应 。中用 采尖极细（ 端直 径为纳米级） 的金 属探作为针极电，在真空 中用电压瓷等陶微位移构控机 制尖和工件表针 面保持 ～１ １ Ｏ 的ｍ距离，并 在探针 和工间加上较件 低的压 ， 电 在则尖和针件微工观 面表间 ， 来本是缘绝的势 ， 垒于量由力子 学中子粒的 波 和动场电的畸变， 就产会生近场 透穿“ 隧的道” 电 流， 时使同针探相对 工于 件品表样作微面移位描扫 就， 以观可物察表质 单面 原子个分或子的排状列态
表面微硅械机制 工造是艺微机械 器完 全制作件 在晶表片而面不穿透 晶片表 面的一种加工技术 。般来 讲，一 微机械 结构常用薄膜材料层来 制， 作 用常的薄 膜层材料有 ： 晶多硅、 化氮硅 氧、化 硅、磷硅 酸玻璃盐 （ ＳＰ Ｇ）、 硼 酸硅
玻 璃 （Ｂ Ｐ Ｓ ） 和金Ｇ。 为了制造属复杂微结的构， 这种薄膜层采用 ＶＰ 或 Ｃ ＤＤＶ
方法在片上硅积 沉， 利并用光工艺刻化和学或 物腐蚀工理艺进来 行结构制 。 造这 里在， 牺牲层起 非了常重 要的作 用 。 牺牲的层作就是用在续加工形 连成 构结的层程中过结使层 与衬构底 开。牺隔牲层度一般为 １厚 ２ —ｍ， 但 也 可以 更厚。 沉些积后 牺牲 层被，蚀成所 腐形需状。
利用面微机表械制工造
艺 可 ，制造悬以式构结，如微 型悬粱臂 悬臂、、 型微桥微型腔和。等
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和工件极问 冲火花脉放 电产生瞬时的、局 部温来高溶化和 汽化除蚀属 ，金 加工 程过 中工 具工件问与没有宏观的 切力削 ，只控要 制微的单个脉精冲放 电能，量配 精合微量密 给进可 以实现 极微细就的属材金料的 去加除工， 加 可微工细 的、轴 、 窄孔缝、 平、面空 间面等。曲 二 、 结语 综 所述上， 在经 过数 了年十发展的 之后 ，机械微技术已经 从以 单往一 的 三维工加展拓 朝， 系着统成的方向集发， 展从基础 的性索 ，探开 始行 进实 化用 的研究 。而在来 未微机械生的 产术价技值研上所究涉及 的重到环 点， 就在于微节构机维立体三爱敬工 微、机集成械、微机械封装 技术等 。之， 总 微机械技 术的用应 对于我 ，国新高 技术产 的发展来业说， 起到 了至 关重 要的推 作用。动● 考参文献 …王斌，常秋 ，英齐烨 ． 激光表织构面对化 ５４～ ＃钢 干擦摩特 的性响【影Ｉ ． ］ 滑与润封密 ．２０ １ ３（ ２１） 『２ ］ 袁义 ，坤 赵辉增， 育王， 郭平贤钦 微．械制机技造术发 及其展 应现用
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Ｉ ＧＡ 工 艺本是 身属一 于种通 过ｘ光射 进行线 维微 结三加 构的工微 机 技械术， 在一这 技之 术， 实中际上 含 了包 光深ｘ度同 辐射 步蚀 光刻 、电 铸成型 、注 成型这三个塑要主的 工 步骤艺。而 ＬＩ Ｇ Ａ技本身实术 上就际是 于平对面Ｉ ｃ工艺 中所及到涉光刻术加技 以借鉴 ， 但相较是而言 ，Ｌ Ｇ Ａ技 Ｉ对于材料术工加过程 中呈现所的深出宽远远要大标准 于 ｃＩ生技术产中的 薄 亚膜米光刻微技术数参。 时同，所 能 够 加 工 的 厚 度，也 要 于 高 面平工 艺 典 型 ２值 １ｘ ｍ 标的 ；此外准 ，Ｌ Ｉ Ａ工艺还Ｇ 以有可 效的对 非针材硅执行三料 维微加细工作工， 并且其 中 能所使用够的材 也更加料的广泛。Ｌ ＩＧ Ａ技 在术微 机 械加工体系 的中 用应，有的效推 了 Ｍ动ＥＳＭ术 技身本得以在产行业生 中 迅 的速 推 广和 发展 。 ４． Ｌ准 Ｉ Ｇ 技术Ａ Ｌ Ｉ Ｇ Ａ术技 实在际使 用的过 中程 ，呈所现出的 本成需 求较高， 且其并中 的 艺工术也技为复极杂。 为了 能最够大 限 的避免度使
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