為了在基板上形成功能性的MEMS結(jié)構(gòu)，必須蝕刻先前沉積的薄膜和/或基板本身。通常，蝕刻過程分為兩類：
浸入化學溶液后材料溶解的濕法蝕刻
干蝕刻，其中使用反應性離子或氣相蝕刻劑濺射或溶解材料
在下文中，我們將簡要討論最流行的濕法和干法蝕刻技術(shù)。
濕蝕刻
這是最簡單的蝕刻技術(shù)。它所需要的只是一個裝有液體溶液的容器，該溶液會溶解所討論的物質(zhì)。不幸的是，由于通常需要掩模來選擇性地蝕刻材料，因此存在復雜性。必須找到一種掩模，該掩模不會溶解或至少比被圖案化的材料腐蝕得慢得多。其次，某些單晶材料，例如硅，在某些化學藥品中表現(xiàn)出各向異性刻蝕。與各向同性蝕刻相反，各向異性蝕刻是指材料在不同方向上的蝕刻速率不同。典型的例子是<111>晶面?zhèn)缺?，當在諸如氫氧化鉀（KOH）的化學物質(zhì)中蝕刻<100>硅晶片中的孔時出現(xiàn)。結(jié)果是形成了金字塔形的孔，而不是帶有各向同性蝕刻劑的帶有圓形側(cè)壁的孔。下圖說明了各向異性和各向同性濕法蝕刻的原理。
什么時候要使用濕蝕刻？
這是一項簡單的技術(shù)，如果您可以找到適合您的應用的蝕刻劑和掩膜材料的組合，將會獲得良好的效果。濕蝕刻對于蝕刻基板上的薄膜非常有效，也可以用于蝕刻基板本身?；逦g刻的問題在于各向同性工藝將導致掩模層的底切與蝕刻深度相同的距離。各向異性工藝允許蝕刻在襯底中的某些晶體平面上停止，但仍會導致空間損失，因為當蝕刻孔或腔時，這些平面不能垂直于表面。如果這對您有限制，則應考慮對基板進行干法蝕刻。然而，
如果您要在薄膜上制作非常小的特征（與薄膜厚度相當），則各向同性濕法刻蝕也可能會遇到問題，因為底切至少等于薄膜厚度。使用干法蝕刻，幾乎可以直接向下蝕刻而不會產(chǎn)生底切，從而提供了更高的分辨率。
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干蝕刻
干蝕刻技術(shù)可分為三類，分別稱為反應離子蝕刻（RIE），濺射蝕刻和氣相蝕刻。
在RIE中，將襯底放置在反應器內(nèi)部，在其中引入幾種氣體。使用射頻電源將等離子吹入混合氣體中，將氣體分子分解成離子。離子朝著被蝕刻材料的表面加速并在其上反應，從而形成另一種氣態(tài)材料。這被稱為反應離子蝕刻的化學部分。還有一個物理部分本質(zhì)上與濺射沉積過程相似。如果離子具有足夠高的能量，它們可以將原子從待蝕刻的材料中剔除，而不會發(fā)生化學反應。開發(fā)平衡化學和物理蝕刻的干法蝕刻工藝是一項非常復雜的任務，因為有許多參數(shù)需要調(diào)整。通過改變平衡，有可能影響蝕刻的各向異性，因為化學部分是各向同性的而物理部分是高度各向異性的，所以該組合可以形成具有從圓形到垂直的形狀的側(cè)壁。下圖顯示了典型的反應性離子蝕刻系統(tǒng)的示意圖。
RIE的一個特殊子類（繼續(xù)快速增長）是深度RIE（DRIE）。在此過程中，幾乎垂直的側(cè)壁可以實現(xiàn)數(shù)百微米的蝕刻深度。主要技術(shù)基于所謂的“博世工藝”，以德國公司羅伯特·博世（Robert Bosch）的名字命名，該公司已申請了原始專利，其中在反應器中交替使用兩種不同的氣體成分。第一氣體成分在基板的表面上產(chǎn)生聚合物，第二氣體成分蝕刻基板。立即通過蝕刻的物理部分將聚合物濺射掉，但僅在水平表面上而不在側(cè)壁上。由于聚合物僅在蝕刻的化學部分中溶解非常緩慢，它堆積在側(cè)壁上并保護它們不受蝕刻。結(jié)果，可以實現(xiàn)50：1的蝕刻縱橫比。該工藝可輕松用于完全蝕刻硅襯底，并且蝕刻速率比濕蝕刻高3-4倍。
濺射蝕刻實質(zhì)上是沒有反應離子的RIE。所使用的系統(tǒng)在原理上與濺射沉積系統(tǒng)非常相似。最大的不同在于，現(xiàn)在對基板進行了離子轟擊，而不是對濺射沉積中使用的目標材料進行了轟擊。
氣相蝕刻是另一種干法蝕刻方法，可以用比RIE所需的設備更簡單的設備來完成。在該過程中，將要蝕刻的晶片放置在腔室內(nèi)，在腔室內(nèi)引入一種或多種氣體。在與氣體分子發(fā)生化學反應的過程中，待蝕刻的材料溶解在表面。兩種最常見的氣相蝕刻技術(shù)是使用氟化氫（HF）的二氧化硅蝕刻和使用二氟化氙（XeF2）的硅蝕刻，兩者本質(zhì)上都是各向同性的。通常，在氣相工藝的設計中必須小心，以免在化學反應中形成副產(chǎn)物，副產(chǎn)物在表面凝結(jié)并干擾蝕刻工藝。
什么時候要使用干蝕刻？
您應該注意的第一件事是，與濕法蝕刻相比，這種技術(shù)的運行成本很高。如果您關(guān)注薄膜結(jié)構(gòu)的特征分辨率，或者需要垂直側(cè)壁以在基板中進行深蝕刻，則必須考慮干蝕刻。如果您擔心工藝和設備的價格，則可能需要最大程度地減少干法蝕刻的使用。長期以來，集成電路行業(yè)一直采用干法刻蝕來實現(xiàn)小的特征，但是在許多情況下，特征尺寸在MEMS中并不那么重要。干蝕刻是使能技術(shù)，有時成本很高。
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