在當(dāng)前的機(jī)械制造技術(shù)中，微機(jī)械制造工藝屬于精度極高的生產(chǎn)體系，其生產(chǎn)精度能夠達(dá)到微米級(jí)別。
該技術(shù)最早就是從硅基電路生產(chǎn)技術(shù)所中所脫離出來(lái)的，該技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于某些行業(yè)的制造發(fā)展來(lái)說(shuō)，起到了至關(guān)重要的作用。
下文主要針對(duì)微機(jī)械制造工藝以及應(yīng)用進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討。
一、微機(jī)械制造工藝及應(yīng)用
1.微機(jī)械蝕刻技術(shù)
微機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)在集成電路生產(chǎn)的使用過(guò)程中，相應(yīng)的加工工藝實(shí)際上只需要對(duì)于深度在10微米左右的硅片表面加以考慮，但是在對(duì)于微機(jī)械結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行加工的過(guò)程中，必須要完全穿越整個(gè)硅片的厚度進(jìn)行三維式的加工。
同時(shí)，依據(jù)所使用的蝕刻劑不同，所使用的蝕刻方式也分為濕法蝕刻、干法蝕刻。
在干法蝕刻的過(guò)程中，主要是采取各向同性的蝕刻方式，在有需要的情況下，也可以各向異性蝕刻;而濕法蝕刻，實(shí)際上就是在蝕刻劑為液體的情況下稱(chēng)之為濕法蝕刻。
在執(zhí)行各向異性蝕刻工作的過(guò)程中，由于單晶硅的原子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜原因，導(dǎo)致晶面所呈現(xiàn)出的腐蝕速率有著較大的差異性，而在對(duì)于晶面的硅襯底采取各項(xiàng)異性腐蝕措施時(shí)，會(huì)直接沿著晶面停蝕，而面與面之間將會(huì)形成一個(gè)54.75°的夾角。
而在對(duì)于這類(lèi)型的蝕刻速度以及結(jié)晶面所存在的關(guān)系加以利用之后，能夠促使硅襯底得以加工出多種不同形式的結(jié)構(gòu)。
2.硅表面微機(jī)械制造工藝
硅表面微機(jī)械制造工藝是微機(jī)械器件完全制作在晶片表面而不穿透晶片表面的一種加工技術(shù)。
一般來(lái)講，微機(jī)械結(jié)構(gòu)常用薄膜材料層來(lái)制作，常用的薄膜層材料有：多晶硅、氮化硅、氧化硅、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼硅酸玻璃(BPSG)和金屬。
為了制造復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)，這種薄膜層采用PVD或CVD方法在硅片上沉積，并利用光刻工藝和化學(xué)或物理腐蝕工藝來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)制造。
在這里，犧牲層起了非常重要的作用。
犧牲層的作用就是在連續(xù)加工形成結(jié)構(gòu)層的過(guò)程中使結(jié)構(gòu)層與襯底隔開(kāi)。
犧牲層厚度一般為1一2μm，但也可以更厚些。
沉積后，犧牲層被腐蝕成所需形狀。
利用表面微機(jī)械制造工藝，可以制造懸式結(jié)構(gòu)，如微型懸臂梁、懸臂、微型橋和微型腔等。
3.LIGA工藝
LIGA工藝本身是屬于一種通過(guò)X光射線(xiàn)進(jìn)行三維微結(jié)構(gòu)加工的微機(jī)械技術(shù)，在這一技術(shù)之中，實(shí)際上包含了X光深度同步輻射光蝕刻、電鑄成型、注塑成型這三個(gè)主要的工藝步驟。
而LIGA技術(shù)本身實(shí)際上就是對(duì)于平面IC工藝中所涉及到光刻技術(shù)加以借鑒，但是相較而言，LIGA技術(shù)對(duì)于材料加工過(guò)程中所呈現(xiàn)出的深寬要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)IC生產(chǎn)技術(shù)中的薄膜亞微米光刻技術(shù)參數(shù)。
同時(shí)，所能夠加工的厚度，也要高于平面工藝典型值2μm的標(biāo)準(zhǔn);此外，LIGA工藝還可以有效的針對(duì)非硅材料執(zhí)行三維微細(xì)加工工作，并且其中所能夠使用的材料也更加的廣泛。
LIGA技術(shù)在微機(jī)械加工體系中的應(yīng)用，有效的推動(dòng)了MEMS技術(shù)本身得以在生產(chǎn)行業(yè)中迅速的推廣和發(fā)展。
4.準(zhǔn)LIGA技術(shù)
LIGA技術(shù)在實(shí)際使用的過(guò)程中，所呈現(xiàn)出的成本需求較高，并且其中的工藝技術(shù)也極為復(fù)雜。
為了能夠最大限度的避免使用同步輻射光所產(chǎn)生的昂貴成本，可以使用近似的紫外線(xiàn)作為代替性的光源。
而這也就是一種類(lèi)似于LIGA技術(shù)的微機(jī)械工藝，被稱(chēng)作是LIGA技術(shù)，同樣能夠呈現(xiàn)出深寬比較大大三維微結(jié)構(gòu)加工。
具體加工工藝應(yīng)用如下：
l)在硅襯底位置上，通過(guò)濺射的方式，使得其表面能夠形成一層厚度大約在230nm的鎢化欽薄膜。
而使用該材料的主要原因是由于，鎢化欽所呈現(xiàn)出的附著性極為優(yōu)秀，并且還能夠當(dāng)做是光刻過(guò)程中起到隔離效果的阻擋層。
而在經(jīng)過(guò)了相應(yīng)的清洗處理之后，還可以再次鍍上一層厚度大約在200nm左右的金，這一層材料主要作為預(yù)鍍層使用。
2)接著，多次利用旋涂方法，得到約30μm的正性抗蝕層。
3)掩模與抗蝕層密切接觸曝光，可得到陡峭的輪廓。
4)光源一般用高壓汞燈。
曝光后在堿性顯影液中顯影，水洗并小合烘干，可得到深寬比大于7的微結(jié)構(gòu)。
5)對(duì)光刻后的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行電鍍，可得到三維金屬微結(jié)構(gòu)，可用濕式蝕刻法或反應(yīng)性離子蝕刻除去預(yù)鍍層的金和鎢化欽。
5.傳統(tǒng)制造工藝
l)超精密機(jī)械制造工藝
超精密機(jī)械制造是用硬度高于工件的工具，對(duì)工件材料進(jìn)行切削加工。
目前所用的工具有車(chē)刀、鉆頭、銑刀等，如采用鉆石刀具微切削技術(shù)可加工直徑Φ25μm的軸，表面粗糙度值很低;采用微鉆頭可以加工直徑為Φ2.5μm的孔;采用微細(xì)磨料加工可提高加工精度和工件表面的質(zhì)量，加工單位可達(dá)0.01μm，表面粗糙度Rao0.005μm。
采用金屬絲放電磨削加工可加工出外徑Φ0.1mm的注射針頭和口徑Φ0.6mm的微細(xì)噴嘴。
2)特種加工工藝
(l)激光束加工。
激光發(fā)生器將高能量密度的激光進(jìn)一步聚焦后照射到工件表面。
光能被吸收瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為熱能。
根據(jù)能量密度的高低，可以實(shí)現(xiàn)打小孔、微孔、精密切削、加工精微防偽標(biāo)記、激光微調(diào)、動(dòng)平衡、打字、焊接和表面熱處理。
(2)用隧道顯微鏡進(jìn)行微細(xì)加工。
該加工方法是將掃描隧道顯微鏡技術(shù)用于分子級(jí)加工，其原理是基于量子力學(xué)中的隧道效應(yīng)。
采用尖端極細(xì)(直徑為納米級(jí))的金屬探針作為電極，在真空中用壓電陶瓷等微位移機(jī)構(gòu)控制針尖和工件表面保持1～10μm的距離，并在探針和工件間加上較低的電壓，則在針尖和工件微觀表面間，本來(lái)是絕緣的勢(shì)壘，由于量子力學(xué)中粒子的波動(dòng)和電場(chǎng)的畸變，就會(huì)產(chǎn)生近場(chǎng)穿透的“隧道”電流，同時(shí)使探針相對(duì)于工件樣品表面作微位移掃描，就可以觀察物質(zhì)表面單個(gè)原子或分子的排列狀態(tài)和電子在表面的行為，獲得單個(gè)原子在表面排列的信息。
(3)微細(xì)電火花加工。
微細(xì)電火花加工是在絕緣的工作液中通過(guò)工具電極和工件間脈沖火花放電產(chǎn)生的瞬時(shí)、局部高溫來(lái)溶化和汽化蝕除金屬，加工過(guò)程中工具與工件間沒(méi)有宏觀的切削力，只要控制精微的單個(gè)脈沖放電能量，配合精密微量進(jìn)給就可以實(shí)現(xiàn)極微細(xì)的金屬材料的去除加工，可加工微細(xì)的軸、孔、窄縫、平面、空間曲面等。
二、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在經(jīng)過(guò)了數(shù)十年的發(fā)展之后，微機(jī)械技術(shù)已經(jīng)從以往單一的三維加工拓展，朝著系統(tǒng)集成的方向發(fā)展，從基礎(chǔ)性的探索，開(kāi)始進(jìn)行實(shí)用化的研究。
而在未來(lái)的微機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)價(jià)值研究上所涉及到的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，就在于微機(jī)構(gòu)三維立體敬愛(ài)工、微機(jī)械集成、微機(jī)械封裝技術(shù)等。
總之，微機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，起到了至關(guān)重要的推動(dòng)作用。