Deposition processesEdit
MEMSプロセスの基本的な構成要素の1つは、1マイクロメートルから約100マイクロメートルの間の厚さの材料の薄膜を蒸着する能力です。 NEMSのプロセスも同様ですが、成膜の測定範囲は数ナノメートルから1マイクロメートルまでとなっています。
物理蒸着
物理蒸着（PVD）とは、ターゲットから物質を取り出し、表面に蒸着させるプロセスです。 これには、イオンビームでターゲットから原子を遊離させ、その原子を空間に移動させて目的の基板に蒸着させるスパッタリングや、真空システムの中で熱（熱蒸着）または電子ビーム（電子蒸着）を用いてターゲットから材料を蒸発させる蒸着などの技術があります。
化学的成膜
化学的成膜技術には、原料ガスを基板上で反応させて材料を成長させるCVD（Chemical Vapor Deposition）があります。
酸化膜は、熱酸化の技術によっても成長させることができます。これは、（通常はシリコンの）ウェハーを酸素や蒸気にさらして、二酸化シリコンの薄い表面層を成長させるものです。
パターニング
MEMSにおけるパターニングとは、パターンを材料に転写することです。
リソグラフィ
MEMSにおけるリソグラフィとは、光などの放射線源に選択的に露光することにより、パターンを感光性材料に転写することです。 感光性材料とは、放射線源にさらされたときにその物理的特性が変化する材料のことです。
この露光された領域を除去または処理することで、下地基板のマスクとすることができます。
この露光領域を除去したり、処理したりすることで、下地のマスクを得ることができます。 また、フォトリソグラフィは、ポストエッチングを行わずに構造体を形成するために使用されることもあります。 その一例がSU8ベースのレンズで、SU8ベースの四角いブロックを生成します。
電子ビームリソグラフィ 編集 メイン記事。 電子ビームリソグラフィー
電子ビームリソグラフィー（e-beam lithographyと略されることが多い）は、レジストと呼ばれるフィルムで覆われた表面に電子ビームをパターン状に走査して（レジストを「露光」）、レジストの露光領域または非露光領域を選択的に除去する（「現像」）ことです。 目的は、フォトリソグラフィーと同様に、レジストに非常に小さな構造を作り、それを基材にエッチングして転写することである。
電子ビームリソグラフィーの主な利点は、光の回折限界を克服してナノメートル領域の特徴を作る方法の一つであることです。
電子ビームリソグラフィーの主な利点は、光の回折限界を克服して、ナノメートル単位の形状を作ることができることです。 露光時間が長いと、露光中に発生するビームドリフトや不安定性の影響を受けやすくなります。
Ion Beam LithographyEdit
集束イオンビームリソグラフィは、近接効果なしに非常に微細な線（ラインアンドスペースで50nm以下を達成）を書くことができることが知られています。
イオン穿孔技術 編集
イオン穿孔技術は、耐放射線性の鉱物、ガラス、ポリマーなどに適用可能な分解能限界が8nm程度の深堀りツールです。 薄膜に穴をあけることができ、現像処理を必要としません。 構造の深さは、イオンの範囲または材料の厚さによって定義することができます。 アスペクト比は数104まで可能です。 この技術は、定義された傾斜角で材料を形成し、テクスチャを作成することができます。
X線リソグラフィ
X線リソグラフィとは、電子産業において、薄膜の一部を選択的に除去するために使用されるプロセスです。 このプロセスでは、X線を使って幾何学的なパターンをマスクから基板上の感光性化学フォトレジスト（レジスト）に転写します。
ダイヤモンド パターニング
ナノダイヤモンドにダメージを与えることなく、表面にパターンを彫り込んだり、作成したりする簡単な方法は、新しいフォトニックデバイスにつながる可能性があります。 これは、シリコンなどの基板にダイヤモンド膜をリソグラフィーで塗布することで実現します。
エッチングプロセス
エッチングプロセスには、大きく分けてウェットエッチングとドライエッチングの2種類があります。 エッチングには大きく分けてウェットエッチングとドライエッチングの2種類があり、ウェットエッチングは薬液に浸して材料を溶かし、ドライエッチングは材料を吐き出させます。
ウェットエッチング編
ウェットケミカルエッチングは、基板を溶解する溶液に浸すことで、材料を選択的に除去します。
等方性エッチング
エッチングはどの方向から見ても同じ速度で進行します。 マスクの細長い穴は、シリコンにV字型の溝を作ります。
異方性エッチング
シリコンなどの単結晶材料では、基板の結晶方位によってエッチング速度が異なるものがある。 これは異方性エッチングとして知られており、代表的な例としてKOH(水酸化カリウム)中でのシリコンのエッチングが挙げられます。 そのため、(100)-Siウエハに開いた長方形の穴をエッチングすると、等方性エッチングのように側壁が湾曲した穴ではなく、54.7°の壁を持つピラミッド型のエッチングピットができます。
HFエッチング
フッ化水素酸は、二酸化ケイ素（SiO
2、SOI用のBOXとも呼ばれる）の水性エッチング液として一般的に使用されており、通常は49%の濃縮タイプ、5:1、10:1、20:1のBOE（Buffered Oxide Etchant）またはBHF（Buffered HF）が使用されています。 これらは、中世にガラスのエッチングに使われたのが始まりである。
フッ化水素酸は、クリーンルーム内で最も危険な酸の1つと考えられています。 フッ化水素酸はクリーンルームで最も危険な酸の1つとされています。接触すると皮膚を貫通し、そのまま骨まで拡散します。
Electrochemical etchingEdit
シリコンのドーパント選択的除去のための電気化学エッチング（ECE）は、エッチングを自動化し、選択的に制御するための一般的な方法です。 アクティブなp-nダイオード接合が必要で、どちらのタイプのドーパントでもエッチング耐性（「エッチングストップ」）のある材料にすることができます。 最も一般的なエッチストップドーパントはホウ素です。 ECEは、上述のウェットな異方性エッチングと組み合わせて、市販のピエゾ抵抗型シリコン圧力センサーのシリコンダイアフラムの厚さを制御するのに使われています。 選択的にドープされた領域は、シリコンの注入、拡散、またはエピタキシャル蒸着のいずれかによって作られます。
ドライエッチング編集
気相エッチング
二フッ化キセノン
二フッ化キセノン(XeF
2)は、1995年にカリフォルニア大学ロサンゼルス校でMEMS用に開発された気相等方性のシリコン用ドライエッチングです。 主に、シリコンをアンダーカットして金属や誘電体の構造をリリースするために使用され、ウェットエッチャントとは異なり、スティクションフリーのリリースが可能であるという利点があります。 また、シリコンに対するエッチング選択性が非常に高いため、フォトレジスト、SiO
2、窒化シリコン、各種金属などのマスキングにも使用できます。 シリコンに対する反応は「プラズマレス」で、純粋に化学的かつ自然発生的であり、パルスモードで動作することが多い。
プラズマ エッチング Edit
最近のVLSIプロセスでは、ウェットエッチングを避け、プラズマエッチングを使用しています。 プラズマエッチング装置は、プラズマのパラメータを調整することで、いくつかのモードで動作します。 通常のプラズマエッチングは、0.1～5Torr（一般的に使われる圧力の単位。 通常のプラズマエッチングは、0.1〜5Torr（真空工学でよく使われる圧力の単位で、約133.3パスカルに相当する）の間で行われる。 プラズマでは、中性のエネルギーを持つフリーラジカルが生成され、これがウエハーの表面で反応する。
プラズマエッチングは、等方性、すなわちパターン化された表面の横方向のアンダーカット率が下方向のエッチング率とほぼ同じであるか、または異方性、すなわち横方向のアンダーカット率が下方向のエッチング率よりも小さいことがあります。 このような異方性は、深層反応性イオンエッチングにおいて最大となる。
プラズマの原料ガスには、通常、塩素やフッ素を多く含む小分子が含まれています。 例えば、四塩化炭素（CCl
4）はシリコンやアルミニウムを、トリフルオロメタンは二酸化ケイ素や窒化ケイ素をエッチングします。
イオンミリング（スパッタエッチング）では、10-4Torr（10mPa）という低い圧力を使用します。
イオンミリングやスパッタエッチングでは、10-4Torr（10mPa）という低い圧力で、Ar+などの希ガスの高エネルギーイオンをウェハに照射し、その運動量によって原子を基板から叩き出します。 エッチングはイオンによって行われ、イオンはほぼ一方向からウェーハに接近するため、異方性が高い。 その反面、選択性が悪い傾向がある。 反応性イオンエッチング（RIE）は、スパッタリングとプラズマエッチングの中間的な条件（10-3〜10-1Torr）で動作する。
SputteringEdit
反応性イオンエッチング(RIE)編
mg src=”/fileupload/features/2/overview/24.jpg”: 反応性イオンエッチング
反応性イオンエッチング(RIE)は、基板を反応器の中に入れ、数種類のガスを導入します。 この混合ガスにRF電源を用いてプラズマを発生させ、ガス分子をイオンに分解します。 イオンは、エッチングされる材料の表面に向かって加速し、反応して、別のガス状の材料を形成する。 これが反応性イオンエッチングの化学的な部分である。 また、物理的な部分もあり、これはスパッタリングによる成膜プロセスと同様である。 イオンのエネルギーが十分に高ければ、化学反応を起こさずに、エッチングされる材料から原子を叩き出すことができます。 化学的エッチングと物理的エッチングのバランスをとったドライエッチングプロセスを開発するのは、調整すべきパラメータが多いため、非常に複雑な作業です。 バランスを変えることで、エッチングの異方性に影響を与えることができます。化学的な部分は等方的で、物理的な部分は非常に異方的なので、この組み合わせにより、丸みを帯びた形状から垂直な形状までのサイドウォールを形成することができます。
RIE(Deep RIE)はRIEの特殊なサブクラスで、最近人気が高まっています。 このプロセスでは、ほぼ垂直なサイドウォールで数百マイクロメートルのエッチング深さが達成されます。 このプロセスは、特許を出願したドイツのRobert Bosch社にちなんで名付けられた「Boschプロセス」と呼ばれるもので、リアクター内で2種類の異なるガス組成を交互に使用します。 現在、DRIEには2つのバリエーションがあります。 1つ目のバリエーションは3つの異なるステップで構成されており（オリジナルのBoschプロセス）、2つ目のバリエーションは2つのステップのみで構成されています。
第1のバリエーションでは、エッチサイクルは以下の通りです：
(i) SF
6等方性エッチ、
(ii) C
4F
8パッシベーション、
(iii) フロアクリーニングのためのSF
6異方性エッチ。
第2のバリエーションでは、(i)と(iii)のステップを組み合わせています。 C
4F
8が基板の表面にポリマーを生成し、第2のガス組成物（SF
6とO
2）が基板をエッチングします。 エッチングの物理的な部分でポリマーはすぐにスパッタリングで除去されますが、水平面のみでサイドウォールは除去されません。 エッチングの化学的部分ではポリマーは非常にゆっくりとしか溶解しないため、側壁にポリマーが蓄積し、エッチングから保護されます。 その結果、アスペクト比50対1のエッチングが可能になった。
Die preparationEdit
シリコンウエハ上に多数のMEMSデバイスを用意した後、個々のダイを分離することを、半導体技術ではDie preparationと呼んでいます。 これを半導体技術では「ダイプレパレーション」と呼んでいます。用途によっては、分離の前にウェーハのバックグラインドを行い、ウェーハの厚みを減らします。 ウェーハダイシングは、冷却液を用いたソーイングや、ステルスダイシングと呼ばれるドライレーザープロセスで行われます。