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MEMS工艺LIGA技术的教案第1页/共72页第2页/共72页主要内容LIGA掩模版制造工艺X光深层光刻工艺微电子铸工艺微复制工艺准LIGA技术UV－LIGA技术牺牲层LIGA技术LIGA套刻技术第3页/共72页LIGA 工艺LIGA是德文Lithographie，Galvanofomlung和Abformung三个词，即光刻、电铸和注塑的缩写。LIGA工艺是一种基于x射线光刻技术的三维微结构加工技术，主要包括x光深度同步辐射光刻，电铸制模和注模复制三个工艺步骤。第4页/共72页x射线光刻电铸是一种“通过在最终将与镀层分离的基体或模具上进行电镀，进行工件复制生产的一种工艺”。第5页/共72页LIGA工艺微电子工艺的两个主要的欠缺：⑴几何深宽比低⑵要使用硅基底材料第6页/共72页第7页/共72页主要特点与其他立体微加工技术相比： (1)可制作高度达数百至1000um，高宽比大于200，侧壁平行线偏离在亚微米范围内的三维立体微结构； (2)对微结构的横向形状投有限制，横向尺寸可小到0.5um加工精度可达0.1；(3)用材广泛，金属、合金、陶瓷、聚合物、玻璃都可作为LIGA加工的对象；(4)与微电铸 、注塑巧妙结合可实现大批量复制生产，成本低。 第8页/共72页LIGA 技术标准工艺LIGA技术的四大工艺组成：LIGA掩模板制造工艺X光深层光刻工艺微电铸工艺微复制工艺第9页/共72页LIGA掩模板制造工艺LIGA 技术的第一步是制造LIGA专用的X光掩模板，LIGA掩模板必须有选择地透过和阻挡X光。一般的紫外光掩模板不适合做LIGA掩模板。由于LIGA掩模板要求阻挡层的侧壁垂直，用普通的微加工工艺无法达到，所以LIGA 掩模板需要用LIGA技术来完成。第10页/共72页LIGA掩模板制造工艺第11页/共72页LIAG掩模版的X光透光薄膜材料的性能及其优缺点材料BeCSiTiX光透光性+++--可见光透光性_++0_表面质量+-+++化学稳定性0++++0无毒性_++++++第12页/共72页LIAG掩模版的X光阻挡层材料的性能及其优缺点材料AuWTaPtX光吸收性+++++++电敏性++__-反应离子刻蚀--++++_热膨胀系数匹配Be++--+C_+++-Ti+__++第13页/共72页第14页/共72页第15页/共72页X光深层光刻工艺LIGA技术的第二步是X光深层光刻工艺，该工艺需平行的X光光源，由于需要曝光的光刻胶的厚度要达到几百微米，用一般的X光光源需要很长的的曝光时间，而同步辐射X光光源不仅能提供平行的X光，而且强度是普通X光的几十万倍，这样就可以大大缩短曝光时间。最佳波长0.2nm～0.8nm第16页/共72页第17页/共72页第18页/共72页微电铸工艺 微电铸的原理是在电压的作用下，阳极的金属失去电子，变成金属离子进入电铸液，金属离子在阴极获得电子，沉积在阴极上。当阴极的金属表面有一层光刻胶图形时，金属只能沉积到光刻胶的空隙中，形成与光刻胶相对应的金属微结构。第19页/共72页微复制工艺 由于同步辐射X光深层光刻代价较高，无法进行大批量生产，所以LIGA技术的产业化只有通过微复制技术来实现。方式：注塑成型和模压成型注塑成型适用于塑料产品的批量生产模压成型适用于金属产品的批量生产第20页/共72页第21页/共72页LIGA的工艺步骤第22页/共72页显影和电镀第23页/共72页微复制第24页/共72页第25页/共72页LIGA processPolymer material (PMMA) is exposed to X-rays through a shadow mask. Exposed regions are weakened and made soluble in suitable developer.Exposed materials are developed away leaving high aspect ration structures. Structures can be 20:1 aspect ratio, with thickness of several mm.Metal is electroplated between the polymers (mold). This process is calledelectroforming.第26页/共72页Metal part is used as part of a larger die for molding operations.Standard molding operations, such as injection molding are carried out .Final part is released from mold t