MEMS与传统CMOS刻蚀及沉积工艺的关系

不久前，MEMS 蚀刻和表面涂层方面的领先企业 memsstar 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 将旧 CMOS 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 产品，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 Microelectronics 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 一直专注于技术、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。memsstar 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 memsstar 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。

审核编辑 黄昊宇