在MEMS(微機電系統)、功率器件、生物芯片等領域,深硅刻蝕技術通過對硅材料進行高精度縱深加工,成為構建三維微納結構的“核心雕刻工具”,其應用覆蓋從微米級到納米級的復雜結構制備。?
MEMS器件制造是深硅刻蝕的典型應用領域。在加速度傳感器生產中,采用感應耦合等離子體(ICP)刻蝕技術,在硅片上刻蝕出深度達50-200μm的梳齒結構,刻蝕垂直度偏差小于1°,確保器件在加速度變化時的電容變化線性度;微型陀螺儀的振動腔體則通過博世工藝實現周期性刻蝕與鈍化,形成側壁光滑的深槽,深寬比可達50:1,滿足高頻振動時的結構穩定性要求。?
功率半導體器件中,深硅刻蝕用于構建垂直導電通道。在IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)制造中,通過深硅刻蝕在硅片上形成深度100-300μm的溝槽,再填充絕緣材料,實現器件的高壓隔離,使擊穿電壓提升至1200V以上,滿足新能源汽車逆變器的高壓需求;第三代半導體的SiC基器件則依賴反應離子刻蝕(RIE)系統,刻蝕出深度5-20μm的柵極溝槽,提升器件的開關速度與散熱性能。?
生物芯片領域,深硅刻蝕助力微流控芯片的功能實現。通過刻蝕深度10-50μm的微通道網絡,模擬人體血管或組織液流動環境,用于藥物篩選時可精準控制試劑流量(低至納升/分鐘);細胞培養芯片中的微柱陣列結構,通過深硅刻蝕形成直徑5μm、間距10μm的柱狀凸起,為細胞提供三維生長支架,便于觀察細胞間的相互作用。此外,深硅刻蝕在光通信器件中用于制備硅基波導,通過刻蝕出寬度200-500nm的波導結構,實現光信號的高效傳輸與調制,推動光模塊向小型化、高密度方向發展。
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