两种技术方案的区别在于前者的工艺相对简单，除了在采用蒸汽刻蚀时需要引入特殊的蒸汽刻蚀设备，基本可使用现有的CMOS工业设备，与CMOS制造的兼容性好。而采用晶圆键合工艺需要使用晶圆键合设备，因此技术复杂度相对较高，并因此增加了一些制造成本。它的优点是悬臂梁的质量和工艺一致性高。在牺牲层工艺中，结构层是由高温沉积形成的多晶硅材料，层内不可避免地残存有应力。这样，薄膜生长工艺条件的涨落很容易造成片内和片间均匀性问题，甚至造成良率的降低。采用键合工艺形成的结构层是单晶材料，层内没有高温生长带来的应力，材料性能的一致性好，对良率提升有很大助益。
图4 两种制备MEMS悬臂梁结构的工艺流程
MEMS工艺不同于CMOS工艺的另一个方面在于前者对封装的特殊要求。对CMOS来说，当器件通过互连方式完成多层布线，即可通过侧面打线、倒装焊接，或者基于硅通孔（TSV）技术的多维（2．5D／3D）封装进行封装连线，再用塑料封装填充封装。而对MEMS来说，器件的悬臂梁结构必须能够自由运动，因此，不能像CMOS那样进行填充封装，而必须采用帽封方式，把悬臂梁等部件用封帽罩起来。帽内不填注材料。特别是运动型MEMS器件，需要在封帽内保持真空。因此MEMS封装带来了很大的工艺复杂度和成本上升。在采用单芯片帽封工艺时，真空封装的MEMS制造成本中，封装占70％以上。一个降低成本的手段是采用晶圆级封装，即在一个硅片上，设计制造一个空腔，形成封盖晶圆，再把封盖晶圆盖到器件晶圆上，实现晶圆级真空封装。为了与晶圆级封装相匹配，还要考虑电学引线的连出。图5给出了用过硅通过连线和晶圆级封装完成的MEMS器件结构示意图。
图5 通过硅通孔连线和晶圆级封装完成的MEMS器件结构示意图
机遇及挑战
MEMS技术有非常广阔的应用前景，特别是进入物联网时代，只有MEMS能够满足物联网应用对传感器和执行器的要求。
首先，MEMS的尺寸完全满足物联网应用的微型化要求。
其次，MEMS技术与CMOS技术的兼容性，使之很容易满足物联网对传感器和执行器的智能化要求。采用相同的工艺线，可以同时完成CMOS集成电路和MEMS器件的制造，实现两者的异质集成。异质集成可以通过在同一颗芯片上完成两者的制造和相互连接，也可以在不同的晶圆上制造，再通过2．5D或3D封装集成到同一个系统。
