博世工藝的誕生與發(fā)展

微機電系統(tǒng)（MEMS）作為現(xiàn)代科技的核心領(lǐng)域之一，近年來因其廣泛的應(yīng)用而備受關(guān)注。從智能手機的傳感器到汽車的安全系統(tǒng)，MEMS器件的精度和尺寸不斷成為突破的關(guān)鍵。在這一背景下，博世開發(fā)的深反應(yīng)離子刻蝕工藝（DRIE工藝），也被稱為“博世工藝”，成為MEMS制造領(lǐng)域的里程碑。這一工藝進一步夯實了博世作為MEMS市場領(lǐng)導(dǎo)者的地位。

01博世工藝的誕生

20世紀(jì)90年代，為進一步縮小MEMS器件的尺寸，表面微加工技術(shù)應(yīng)運而生。在這一技術(shù)中，機械活動層被沉積在覆蓋有犧牲層的硅晶圓上。隨后，通過高精度機械加工對材料進行結(jié)構(gòu)化，這一技術(shù)大大提高了MEMS器件的制造精度。然而，實現(xiàn)這一突破的核心在于博世開發(fā)的DRIE工藝。

DRIE工藝是一種深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，能夠以高刻蝕速率在硅晶圓上加工出具有高度垂直壁面的溝槽?？涛g完成后，犧牲層被移除，釋放出具有機械功能的結(jié)構(gòu)。為了確保這些結(jié)構(gòu)的可靠性，它們通常通過粘合第二片硅晶圓作為保護蓋或通過沉積薄膜封裝層來隔絕顆粒和環(huán)境的影響。

這一技術(shù)不僅在功能上實現(xiàn)了突破，還通過許可協(xié)議對全球MEMS制造商開放，甚至包括博世的競爭對手。正是由于這一開放性及其對行業(yè)的巨大貢獻，博世科學(xué)家在2007年榮獲了歐洲發(fā)明獎。如今，全球范圍內(nèi)的科學(xué)家和工程師都將這一革命性技術(shù)稱為“博世工藝”。

Andrea Urban及Franz L?rmer，“博世工藝”的發(fā)明者，并榮獲2007年歐洲年度發(fā)明家獎。

02博世工藝的技術(shù)特點

博世工藝以其高效的刻蝕能力和出色的機械精度聞名。它的主要特點包括：

高刻蝕速率

能夠快速加工深度較大的硅溝槽。

高度垂直的側(cè)壁

確保MEMS結(jié)構(gòu)的機械穩(wěn)定性和精度。

高可靠性

通過封裝技術(shù)保護機械結(jié)構(gòu)，延長使用壽命。

這一工藝的普及使MEMS器件在小型化、高精度和低成本制造方面取得了重大進展，為各種應(yīng)用場景提供了技術(shù)支持。

03持續(xù)創(chuàng)新：從“博世工藝”到“APSM工藝”

作為MEMS制造領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，博世并未止步于博世工藝的成功，而是持續(xù)進行技術(shù)創(chuàng)新。近年來，博世開發(fā)了先進多孔硅膜工藝（APSM），進一步推動了MEMS制造的前沿發(fā)展。

APSM工藝旨在制造單晶硅膜片，用于壓力傳感器的高精度應(yīng)用。此前，大多數(shù)單晶硅膜片通過各向異性刻蝕結(jié)合電化學(xué)刻蝕停止技術(shù)生產(chǎn)，而APSM工藝則通過以下步驟實現(xiàn)：

01在濃氫氟酸（HF）中對多孔硅進行陽極刻蝕。

02在超過400攝氏度的非氧化環(huán)境中對多孔硅進行燒結(jié)。

03利用燒結(jié)后的多孔硅作為單晶種層進行外延生長。

這一創(chuàng)新工藝實現(xiàn)了與CMOS完全兼容的高質(zhì)量單晶硅膜片生產(chǎn)，進一步提高了MEMS器件的性能和制造效率。

從博世工藝到APSM工藝，博世以其卓越的研發(fā)能力和持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，推動了MEMS制造技術(shù)的發(fā)展。博世工藝的成功不僅為MEMS器件的小型化和高精度奠定了基礎(chǔ)，也展示了博世在開放合作和技術(shù)共享方面的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力。在未來，博世仍將致力于在MEMS制造領(lǐng)域開拓更多可能性，為現(xiàn)代科技的發(fā)展貢獻更多智慧。