高深宽比微结构加工的技术有很多,但是目前主流工艺有两种,其一是ICP-RIE,感应耦合等离子体刻蚀技术;其二是LIGA工艺,一种基于X射线光刻技术。第四代的半导体封装技术的出现——TSV(Through Silicon Via),再一次对硅深刻蚀提出了更高技术指标。TSV技术主要采用ICP-RIE工艺,将MEMS技术应用于未来的主流封装技术将会进一步加快MEMS产业的速度。本论文的研究重点之一是ICP-RIE。基于4英寸的英国STS公司的multiplex ICP高密度反应离子刻蚀机,以Al作为掩膜层材料,探讨ICP-RIE刻蚀机理,以及各个阶段的刻蚀状态。在该系统中有很多参数变化量,比如平板功率,刻蚀/保护时间周期,腔室内的压强等。通过对各个系统参数的调节,得出硅以及二氧化硅的刻蚀速率、选择比与各个参数的关系。通过正交试验,模拟出刻蚀工艺的理想系统参数,该系列参数可以加工出极致的深宽比,同时还能够很好的控制侧壁的垂直度。其深宽比约为25:1,以及侧壁垂直度为90°1°,且刻蚀的平均速率为2.5μm/min。采用LIGA工艺制作高深宽比结构与上述ICP-RIE工艺是两种截然不同的工艺。LIGA工艺的光源是能量极高的X射线,这种差异使得在制作掩膜版时需格外注意。文中以制作微针阵列为例,研究出了一种可以用于精密加工LIGA器件的掩膜版补偿技术。然而,微针阵列侧壁的刻蚀,使得实际加工的微针与微针模型存在差异。为了方便模型的建立,我们以典型的四棱锥实心微针的掩膜版补偿为例展开研究。文中掩膜版补偿模型的建立和仿真主要针对以下因素,其一随着光刻深度的增加X射线在PMMA结构中的吸收率也在变化,其二掩膜版吸收能量后会发生横向扩散。当然影响微针阵列结构的还有很多因素,比如菲尼尔衍射,显影液张力的影响等等。具体如下,将横坐标离散化,通过模拟每一个单位时间微针的各个横坐标点的纵向刻蚀深度来优化掩膜版补偿后的形状。垂直刻蚀的非线性变化可以直接地通过不同位置系数的相乘进行纵向模拟,而横向能量的扩散可以通过三角函数的方法将其反映到相邻点的纵向深入位移上,并进行叠加,因此可以计算出光刻掩膜版的刻蚀形状。再经过掩膜版的遮挡比率的循环比较,可以得出掩膜版形状的优化数值。通过观察仿真结果,最大程度的矫正了未经补偿的LIGA掩膜版带来的失真。X射线掩膜版从等腰三角形变为椭圆形使得微针阵列的强度得到增强。该种微针的材质为PMMA,有足够的强度和尖度,可作为镍电镀工艺大批量生产的模版。文中最后拓展了掩膜版补偿方法的应用,希望该模型的建立对其他的LIGA工艺X-ray刻蚀也有一定的借鉴价值。因此,文中概略的模拟了带沟道的微针阵列。