進行MEMS製造的最基本需求是能夠沉積1到100微米之間的材料薄膜。NEMS的製造過程是基本一致的,膜沉積的測量範圍從幾奈米到一微米。沉積方法有兩種:物理沉積(PVD)和化學沉積(CVD)。
簡單介紹一下沉積法(Deposition processes):(1)物理沉積和(2)化學沉積
(1)物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)是將材料從靶材(target)上去除(remove)並沉積在基材(substrate)表面上的過程。能做到這一點的技術包括濺射過程(sputtering),在該過程中,離子束將原子從靶標中釋放出來,使它們移動透過一定的距離空間並沉積在所需的基材上;之後進行蒸發(evaporation)。在蒸發過程中,可以使用熱蒸發方法(thermal evaporation)或電子束蒸發方法(e-beam evaporation)從靶標中蒸發掉材料。
和化學氣相沉積相比,物理氣相沉積適用範圍廣泛,幾乎所有材料的薄膜都可以用物理氣相沉積來製備,但是薄膜厚度的均勻性是物理氣相沉積中的一個問題。羅列一下物理氣相沉積的方法,可以更詳細的歸納成蒸鍍、濺鍍和離子鍍等(請參看下表)。
(2)化學沉積技術(CVD)的源氣流(streamof source)在基板上反應以生長所需的材料。可以根據技術的細節將其進一步分為幾類,例如低壓化學氣相沉積(low-pressurechemical vapor deposition,LPCVD)和等離子體增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition,PECVD)。
典型的CVD工藝是將晶圓(基底)暴露在一種或多種不同的前趨物下,在基底表面發生化學反應或/及化學分解來產生欲沉積的薄膜。反應過程中通常也會伴隨地產生不同的副產品,但大多會隨著氣流被帶走,而不會留在反應腔(reaction chamber)中。
CVD技術來沉積的材料範圍也非常廣泛,包括單晶、多晶、非晶及外延材料:矽、碳纖維、碳奈米纖維、奈米線、奈米碳管、SiO2、矽鍺、鎢、矽碳、氮化矽、氮氧化矽及各種不同的high-k介質等材料。CVD也用來生成合成鑽石。
氧化膜(oxide films)也可以透過熱氧化(thermaloxidation)技術來生長,可以從將矽晶片暴露於氧氣或蒸汽中,以生長二氧化矽(silicon dioxide)的薄表面層。