SITIME硅晶振制作技术要点

来源：CEOB2B晶振平台浏览：- 发布日期：2018-04-27 09:53:01【大中小】

在CEOB2B晶振平台站内也讲述过很多关于MEMS振荡器、SITIME硅晶振、可编程晶振等技术资料，现在给大家讲解还是关于MEMS晶振的技术资料方面。

目前，常用的制作MEMS器件的技术主要有三种。

第一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段，即利用大机器制造小机器，再利用小机器制造微机器的方法。

第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工，形成硅基MEMS器件。

第三种是以德国为代表的LIGA(即光刻、电铸和塑铸)技术，它是利用X射线光刻技术，通过电铸成型和塑铸形成深层微结构的方法。

上述第二种方法与传统IC工艺兼容，可以实现微机械和微电子的系统集成，而且适合于批量生产，已经成为目前MEMS的主流技术。LIGA技术可用来加工各种金属石英晶振、塑料和陶瓷等材料，并可用来制做深宽比大的精细结构(加工深度可以达到几百微米)，因此也是一种比较重要的MEMS加工技术。LIGA技术自八十年代中期由德国开发出来以后得到了迅速发展，人们已利用该技术开发和制造出了微齿轮、微马达、微加速度计、微射流计等。第一种加工方法可以用于加工一些在特殊场合应用的微机械装置，如微型机器人、微型手术台等。下面主要介绍 LIGA和硅MEMS技术。

LIGA技术：LIGA技术是将深度X 射线光刻、微电铸成型和塑料铸模等技术相结合的一种综合性加工技术，它是进行非硅材料三维立体微细加工的首选工艺。 LIGA技术制作各种微图形的过程主要由两步关键工艺组成，即首先利用同步辐射X 射线光刻技术光刻出所要求的图形，然后利用电铸方法制作出与光刻胶图形相反的金属模具，再利用微塑铸制备微结构。

LIGA技术为MEMS技术提供了一种新的加工手段。利用LIGA 技术可以制造出由各种金属、塑料和陶瓷晶振零件组成的三维微机电系统，而用它制造的器件结构具有深宽比大、结构精细、侧壁陡峭、表面光滑等特点，这些都是其它微加工工艺很难达到的。

硅基MEMS技术：以硅为基础的微机械加工工艺也分为多种，传统上往往将其归纳为两大类，即体硅加工工艺和表面硅加工工艺。前者一般是对体硅进行三维加工，以衬底单晶硅片作为机械结构；后者则利用与普通集成电路工艺相似的平面加工手段，以硅(单晶或多晶)薄膜作为机械结构。

在以SITIME硅晶振为基础的MEMS 加工技术中，最关键的加工工艺主要包括深宽比大的各向异性腐蚀技术、键合技术和表面牺牲层技术等。各向异性腐蚀技术是体硅微机械加工的关键技术。湿法化学腐蚀是最早用于微机械结构制造的加工方法。常用的进行硅各向异性腐蚀的腐蚀液主要有EPW和KOH 等，EPW 和KOH 对浓硼掺杂硅的腐蚀速率很慢，因此可以利用各向异性腐蚀和浓度选择腐蚀的特点将硅片加工成所需要的微机械结构。利用化学腐蚀得到的微机械结构的厚度可以达到整个硅片的厚度，具有较高的机械灵敏度，但该方法与集成电路工艺不兼容，难以与集成电路进行集成，且存在难以准确控制横向尺寸精度及器件尺寸较大等缺点。为了克服湿法化学腐蚀的缺点，采用干法等离子体刻蚀技术已经成为微机械加工技术的主流

MEMS的发展趋势

1 研究方向多样化和纵深化 MEMS 技术的研究日益多样化，MEMS 技术涉及军事、民用等各个领域。从研究深度上来说，MEMS 的发展规律是产生比传统机电系统更高级的产品。例如微光机电系统（MOEMS）就是微机电系统与光学技术相结合，有希望解决全光交换机的光通信瓶颈。目前开展的MOEMS项目主要有：可调谐光器件—— 利用MOEMS 技术可制造出可动腔镜，获得很大的调谐范围，与半导体激光器集成成为可调谐激光源；光可变衰减器和光调制器——MOEMS通过微档板插入光纤间隙的深度控制两光纤的耦合程度，实现可变光衰减；光开关和光开关阵列 ——MOEMS将机构结构、微触动器、微光学元件集成在同一衬底上，具有操纵方便、插入损耗小、串音干扰低等特点。MOEMS的目标是制成全光功能模块和系统，如全光终端机、全光交换机等。