你正在使用的浏览器版本过低，将不能正常浏览和使用知乎。MEMS技术及应用的新进展
16:03:36& 来源：&
　　黄新波,贾建援,王卫东
　　(西安电子科技大学机电工程学院,西安　710071)
　　摘　要:MEMS是微电子和微机械的集成体,目前制备MEMS的材料和工艺等得到很大发展,但其研究理论尚不成熟。本文综述了当前制备MEMS的几个重要步骤(即设计、材料选择、加工、封装以及测试)的发展水平和存在问题;并总结了MEMS应用的最新进展和未来前景。
　　微电子机械系统(MEMS)是一种集成微电子和微机械、具有微观尺寸的静止或移动部件的装置。1959年,美国物理学家R.Feynmam提出了制造微型机械的设想。1962年第一个硅微型压力传感器问世,其后微梁、微齿轮等微型机构又开发成功。1988年,美国加州大学伯克利分校研制出直径为60～120&m的硅微型静电电机[1],引起了人们的极大关注。1989年, NSF召开了研讨会,其总结报告提出了&微电子技术应用于电子、机械系统&,自此MEMS成为一个新的学术用语[2]。到20世纪末,MEMS技术已逐渐形成一门独立学科,得到广泛的应用。根据NEXUS2002年市场调查结果[3],目前商业MEMS及其应用发展迅速,每年可销售1亿多个MEMS产品,2000年MEMS的销售额更是达到300亿美元,预计到2005年达到680亿美元。2002年5月在San Jose召开的MEMS传感器世界博览及研讨会提出了BioMEMS/BioSensor的新观念[4],探讨了MEMS在生物工程中的应用前景及所面临的挑战。
　　1　MEMS技术
　　1.1　设计
　　MEMS的设计主要分四类:器件设计、电路设计、系统设计和封装设计[5]。设计必须考虑到MEMS制造对结构尺寸和材料性质的影响,要用微观科学来对MEMS进行计算分析。尽管可利用半导体设备来制造MEMS,但MEMS有与IC完全不同的失效机制和可靠性分析。现在,设计MEMS需要反复试验修改直到达到较为满意的结果,而要使MEMS成为一种成熟的技术,就必须加速发展一套设计规则、开发软件和模拟优化工具。MEMS发展初期,往往采用微电子和机械方面的设计工具,如VLSI、AutoCAD和ANSYS。随着相应基础研究的深入和MEMS设计经验的不断积累,MIT、MEMScaP、MCNC等研究机构开发了专门针对MEMS设计的软件[6]。它们基本都包含了电子、机械、热影响以及其他的物理机理,但在材料参数、设计细节、模拟等方面差异很大。只有像VLSI一样具有从系统、器件到工艺、版图、直至各级验证程序的整套设计工具,才可以快速设计和试制各种专用MEMS。
　　1.2　材料
　　现在MEMS的制备材料种类很多,如硅、硅的氧化物、氮化物、金属、塑料等[7],如何从众多材料中选择合适的材料是生产MEMS的重要环节。起初半导体的制造工艺促进了MEMS的发展,之后,利用非硅材料制备了MEMS标志着MEMS的出现。现在MEMS材料与工艺的发展已经超越了IC领域。国外已成功制得了金砂钢为基体的MEMS,且试验结果证实金砂钢是一种优秀的基体,比硅具有更高的工作温度。同样,人们利用塑料、玻璃以及陶瓷制得了MEMS[7～9]。最新报道[7]铝、铜、钴及铁等已经被应用到IC领域,L.A. Liew利用SiCN制得了MEMS。对其它金属和合金的微加工也已实现。形状记忆合金、磁性材料和压电材料已用在多种MEMS(如微流体泵和微阀)的致动器上,如氧化锌和锆钛酸铅(PZT)[10]是微泵中首选的压电材料。
　　1.3　加工工艺
　　MEMS的制备材料愈来愈多,相应的MEMS加工工艺要比IC的加工工艺多得多。不过目前MEMS加工工艺尚不完善,还受MEMS结构和材料的限制,尤其复杂结构加工的可靠性、成品率、可重复性还不理想[11]。硅基MEMS制备工艺与IC制备基本兼容,但不全同于IC加工工艺。MEMS与微电子的最大不同是MEMS部件之间可以相对移动,因此制备相对移动微部件的工艺是制得MEMS的突破点。MEMS工艺大体可以分为以下几类:
　　1.3.1　表面微机械加工技术
　　表面微机械加工技术包括通过沉积、喷射和腐蚀工艺在基体表面构建MEMS结构[12,13](见图1),其主要步骤是:在硅衬底上先沉积一层最后要被腐蚀掉的薄膜,在此薄膜上沉积制造运动机构的膜,然后利用光刻技术制造出机构图形和腐蚀下层膜的通道,待一切完成后就可以腐蚀牺牲层释放微机构。最常用的牺牲层材料是二氧化硅,在机构图形下利用HF酸很容易将其腐蚀掉。最新又出现了五层多晶硅表面加工工艺SUMMIT VTM[14],利用表面微加工技术可以制备大量的微机械装置,其中微加速计[15]和角速度传感器等MEMS得到成功应用。
　　1.3.2体微机械加工
　　体微机械加工是利用各种腐蚀技术对本体材料(硅和石英)进行加工的工艺,现已用这种工艺制备了各种MEMS结构[7](图2)。腐蚀技术可分为湿腐蚀法和干腐蚀法,又可分为各向同性腐蚀和各项异性腐蚀。有两种体微机械加工工艺比较重要,一个是方向腐蚀工艺[16](ODE),它主要利用湿化学腐蚀单晶硅在某晶向的腐蚀速率是其他方面的600多倍这一特性,适合于生产压力传感器中的薄膜;另一个是等离子腐蚀工艺,其中主要包括反应离子刻蚀技术(RIE)和深反应离子刻蚀技术(DRIE),利用该工艺可以制作纵横比大于5的叉指式振动陀螺结构。
　　1.3.3　顺序加工
　　LIGA技术是利用X射线光刻、电铸成型和塑料铸模等手段进行操作的非硅基微机械加工技术,被认为是MEMS制备技术中极有发展前途的一种。利用LIGA技术可加工出较大纵横比的微结构产品,且其加工温度低,这使得它在微传感器、微执行器等微结构加工中显示出突出的优点。然而昂贵的X射线源&同步回旋加速器和复杂的掩膜制造工艺限制了它的广泛应用。目前不需要同步辐射X射线的准LIGA技术得到大的发展,利用准LIGA工艺可制成镍、铜、金和银等金属结构[2,7]。结合准LIGA工艺和牺牲层腐蚀技术可制得可动微结构。美国Henry Guckel[17]教授在LIGA技术的基础上开发了SLIGA技术,利用此技术就可以制备能自由摆动、旋转、直线运动的可动微机构器件。日本[18]还提出一项IH工艺,即集成聚合物固化立体光刻,原理是应用了紫外聚合物在紫外光照射下产生的固化现象。此外,MEMS制备工艺还有激光诱导腐蚀、硼扩散、微波键合、电腐蚀植入、超微细放电加工、激光CVD、溶解硅片、电镀、化学镀层、和硅&硅直接键合等。
　　1.4　封装
　　封装是制备MEMS的一项关键技术,MEMS封装由于机械运动或其他的原因要比IC封装复杂得多。MEMS封装技术还处在初期发展阶段,尚未成熟。MEMS的封装不像IC那样有相对统一的封装标准、外形尺寸、封装结构以及工艺规范,几乎每一种新设计的MEMS都需要一种新的特定封装技术,因而封装成为整个MEMS制造过程中最昂贵的环节[19]。有些MEMS可以像普通IC芯片一样可以在预设计的空气里进行封装,如微加速度计等;为了减少气体的减振效应和避免融入热传导介质,许多MEMS需要真空封装,如标准频率微传感器和非冷却红外线传感器阵列等;用于测量环境影响的传感器则必须以某种方式与空气接触,如压力传感器就需要合适的封装来传送压力而不是湿度和化学介质[17]。此外,在使用寿命期间的性能维护同样也是一个很重要的问题,一些MEMS(像安置在结构表面控制振动和空气流的MEMS)并不是一个单独的封装,它对MEMS封装提出了另外的难题。MEMS一旦封装完毕就无法进行再冲洗,MEMS模具必须避免吸附因激光雕刻所产生的泥浆和颗粒。来自机器或环境的灰尘同样有可能阻止MEMS的运动和影响控制运动的电磁场,因此制备MEMS模具像MEMS封装一样都必须在可控的、密封的、绝对无尘室里完成。比较常用的封装技术[20,21]有真空封装、高压静电封装、多芯片封装(MCM)、低温硅直接键合(SDB)、单体封装、混合集成式封装、阻尼控制封装、保护涂层封装以及全片钝化封装等。
　　1.5　测试[3,20]
　　集微电子和微机械于一体的MEMS的测试要比IC芯片的测试更复杂。IC的测试可以在制造过程中和封装之后进行,而对大多数MEMS来说,性能测试只能在封装之后进行。对于IC芯片来讲,尽管辐射和温度等因素会对其产生一定的影响,但测试主要针对电子信号的输入输出。对MEMS来讲,测试所需要的输入条件要复杂得多,输入有时是振动、加速度、特定的压力和湿度条件或其他的环境参数,有时又是各种参数的混合输入,例如温度和湿度对化学传感器的影响。MEMS的微观性和系统性使传统的机械测试很难用上,不同的MEMS的测试差异也很大,MEMS的测试主要包括对MEMS工艺、材料、结构特征、动静态特性和微小物理量等方面的测试。
　　2　应用
　　MEMS构件和装置,主要分为四大类:非活动构件、传感器、致动器和系统构件。这些构件都具有重大的应用价值,下面分别介绍它们在信息、医疗等领域的应用。
　　2.1　非活动构件
　　通过微加工制造的非活动构件通常用来引导信号或液体的流动,像传送电信号的光波导、对流体或气体分析的微通道[7]。一些新成立的MEMS公司开发了所谓&芯片实验室&用来对DNA、蛋白质和细胞等进行临床生物分析,利用塑料和玻璃微流体系统来对样品和反应剂进行混合和分离。微流体结构可嵌入到台式机械中完成所需的控制和显示功能,微流体结构可以避免污染任意使用。微流体结构尺寸小使制得便携系统成为可能,这意味着可以在事故现场进行医学分析。
　　2.2　传感器
　　传感器是应用最广泛也是最成熟的MEMS,大多数MEMS传感器都含有活动部件。没有活动部件的传感器主要用来感应光、红外线以及微波信号。红外线传感器阵列已经获得了巨大的商业成功。红外线辐射检测能够产生夜视效果,在民用特别是军用领域具有广泛的应用[4,11]。Honeywell公司已经开发出非冷却式微加工的热成像技术,最近Raytheon系统公司又为通用汽车公司开发了一种非冷却式红外检测器,这样司机能看到车灯照射范围外的人或者动物。带有活动部件的微加工装配是MEMS传感器的核心,从根本上讲MEMS传感器可以感应物理、化学和生物引起的MEMS运动。现在主要的应用领域是微型卫星、汽车工业和医药工业等,美国航空航天公司成功发射了成本为10万美元的纳米卫星,汽车工业采用微加速计和微压力传感器等MEMS器件在节油和安全方面取得了明显的效果,MEMS传感器在生物医学上的一个主要应用是测量体内血管压力[24]。微加速度计可以检测从百分之几到1000倍的重力加速度,有的研究者把MEMS微加速计应用于对人类睡眠和其他人体运动的研究上。商业加速度计的显著特征是质量特别小,运动部件的质量仅为毫克级。ADI公司生产MEMS加速度计全部采用集成电容结构的静电致动器,当施加电压时,运动部件倾斜产生一个与特定输入相对应的信号。微加速计最初是单轴装置,后来又开发了三轴微加速度计[25], 2001年微加速计的销售额就达1千万美元。
　　2.3　致动器
　　许多MEMS通过构件的移动来完成特定有用的功能,对静电致动器来讲,产生运动的信号为电信号;有些情况是把电能转化为热能而引起的微观运动;还有的通过金属或合金的材料性能来引起微观的运动。微镜是最初开拓市场的令人注目的微致动器(图3),Texas最早开发出用于图像显示的数字微镜(DMD),国内西安电子科技大学贾建援等人较早开展了这方面的研究。微镜将是Internet光纤通路的核心,可以重载100个不同光波信号[26]。2000年,ADI公司拥有了BCO技术,成为基于单晶SOI(绝缘体上硅)技术开发和制造结合晶片的创始公司,结合晶片可用于制作硅基MEMS光开关。正在开发的芯片微波频率电信号转化器将对无线通信系统和汽车短程雷达产生巨大的冲击。Michigan大学已经开发出最高频率为92 MHz的谐振器,将其应用于微波电路中。MEMS致动器应用的另一个重要领域微流体系统,现已出现商品化微泵和微阀[27],不过MEMS致动器产生的力过小限制了微泵和微阀的驱动压力和流动速率。尽管如此,MEMS驱动的&芯片实验室&的性能已经不错了。2002年Ryan J. Linderman等人制作了微旋转风扇[7]。
　　2.4　系统构件
　　尽管MEMS本身就很复杂了,但MEMS仅仅是更复杂系统的一个部件而已。应用于虚拟机器人、可变形射频天线[7]、智能材料、打印系统、汽车工业气袋中的传感器或致动器[23]就属于系统构件[28]。自从发明的扫面隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)以来,给人们提供了操纵原子的有力手段,有可能生产1 cm2集成1万亿位信息系统。如果研制成功,MEMS有可能占领很大一部分硬盘市场。除了IBM公司还有几家新公司正在进行这方面的探索,初步设定MEMS的数据存储系统密度为30 Gb/cm2。
　　3　结束语
　　MEMS是一个多学科交叉的前沿研究领域,对MEMS的研究理论如微电子学、微机械学、微流体动力学、微热力学等都很不成熟,限制了其发展应用;MEMS起源于微电子工业,由于MEMS是微电子和微机械的集成,再加上相关的机制在微观和宏观领域完全不同,这使得MEMS的设计和模拟十分复杂;与微电子相比,更多的材料和工艺可以制备MEMS,但硅基微机械加工技术很难制备三维、任意形状的构件,非硅基微机械加工与IC集成的困难又未妥善解决;MEMS除了电信号还有光、声等物理信号,这样一方面要气密封,另一方面又不能全密封,使得MEMS的封装和校准变得十分复杂;没有统一的MEMS质量评价标准。尽管面临巨大的挑战,MEMS具有高性能、小尺寸、低能耗等优点必将显著提高已有系统的性能,并能带动新产业的蓬勃发展,特别是汽车、生物医学、信息的MEMS新产业。MEMS被认为是微电子技术的又一次革命。
　　[参考文献]
　　[1]　Terry S C. A Miniature Silicon Accelerometer with Built-inDamping[A].Digest IEEE Solid-State Sensor and ActuatorWorkshop[C], 6
　　[2]　Thompson X V. New Microsystems Application, FastGrowth[O/L].,2002
　　[3]　Nagel D J. Design of MEMS and Microsystems[J].In:De-sign,Test and Microfabrication of MEMS and MOEMS,SPIE,
　　[4]　Davies F R, Rodgers M S, Montague S. Design Tools andIssues of Silicon of Silicon Micromachined (MEMS) Devices[A]. Presented atthe2nd International Conference on En-gineering Design and Automation[C], Maui, Hawaii, 1998
　　[5]　Labossiere P E, Dunn M L, Cunningham S J. Characteriza-tion of Silicon/Glass Anodic Bond Toughness[A].Proceed-ings of the2000IEEE International Conference on Micro-electromechanical Systems(MEMS2000)[C], Miyazaki,Japan,
　　[6]　Ver L A, Liew R, Luo Y,et al. Fabrication of Multi-Lay-ered SiCN Ceramic MEMS Using Photo-Polymerization ofPrecursor[A].Proceedings of the2001IEEE InternationalConference on Microelectromechanical Systems(MEMS2001)[C], Interlaken, Switzerland,
　　[7]　Schiller P, Polla D L. Integrated Piezoelectric Microactua-tors Based on PZT Thin Films [J].Technical Digest,Transducers,～157
　　[8]　Danelle M T, Jeremy A W, Stephen M B,et al. Reliabiltyof a MEMS Torsional Ratcheting Actuator[A].Proceed-ings of IRPS[C],
　　[9]　Schiele I,et al. Surface-Micromachined Electrostatic Mi-crorelay[J].Sensors and Actuators, ～357
　　[10]　Sniegowski J J. Multi-level Polysilicon Surface Microma-chining Technology: Applications and Issues[A].ASMEInternational Mechanical Engineering Congress and Exposi-tion[C],8
　　[11]　Steven Rodgers, Sniegowski J J. Designing Microelec-tromechanical Systems-on-a-chip in a 5-Level Surface Mi-cromachine Technology[A]. Presented atthe2nd Interna-tional Conference on Engineering Design and Automation
　　[C], Maui, Hawaii, ～12
　　[12]　Kuehnel, Sherman S. A Surface Micromachined Silicon Ac-celerometer with on-chip Detection Circuitry[J].Sensorsand Actuators,):7～16
　　[13]　Suchtelen J V,et al. Simulation of Anisotropic Wet-Chemi-cal Etching Using a Physical Model[A].Technical DigestMEMS' 99[C], Orlando, FL, 6
　　[14]　Guckel H, Christenson T R, Skrobis K J,et al. Design andTesting of Planar Magnetic Micromotors Fabricated byDeep X-Ray Lithography and Electroplating[A].Digest ofTechnical Papers-The7th International Conference on Sol-id-State Sensors and Actuators(Transducers' 93)[C], 1993
　　[15]　崔天宏等. IH工艺在微机械中的应用[J].光学精密工程,):18～23
　　[16]　Paul G, Gil B. Electrial and Fluidic Packaging of SurfacMicromachined Electro-Microfluidic Devices[A]. presented
　　atSPIE Micromachining and Microfabrication Conference[C], San Jose, CA, 3
　　[17]　丁衡高.微机电系统的科学研究与技术开发[J].清华大学学报(自然科学版), ):1～5
　　[18]　Howard Wisniowski. Analog Devices IMEMS Accelerome-ter Improves Accuracy of Omron Portable Digital BloodPressure Monitors.http://www.memsnet.org, 2003
　　[19]　Lemkin M, Ortiz M, Wongkomet N, Boser B and Smith J.A 3-axis Surface Micromachined Sigma-delta Accelerometer[A].Proc.ISSCC[C], 3
　　[20]　Peter Y A,et al. Optical Fiber Switching Device With Ac-tive Alignment[A].Proc.SPIE Design,Test and Micro-fabrication of MEMS and MOEMS[C],9
　　[21]　Didier M,et al. A High Performance Silicon Micropump foran Implantable Drug Delivery System[A].Technical DigestMEMS' 99[C], Orlando, FL, 1～549
　　[22]　Myers D R, McWhorter P J, Converse C,et al. Implica-tion of Intelligent, Integrated Microsystems for ProductDesign and Development[A].Proceedings of IEMC-2000[C], IEEE Press, Piscataway NJ, 0
将本文分享至：|||||
【免责声明】本文仅代表作者个人观点，与中国计量测控网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以 及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。
前沿的计量测试资讯海量呈现，高端的计量测试技术权威发布。
计测客户端下载
这里有计量领域最大的社交圈子，您可以在这里交流互动、拓展人脉、施展才华。iPhone
这里有计量领域最大的社交圈子，您可以在这里交流互动、拓展人脉、施展才华。Android
()()()()()()()()()()
新闻频道联系方式
:广告合作热线：010-
:联系邮箱：
Copyright & . All Rights Reserved 中国计量测控网 版权所有 &&&
京ICP备号-1 &&京公网安备079号&& 计测网客服：010-
&&邮编：100095 &&邮箱： &&广告业务QQ：&&客服QQ：
&&投稿QQ：等，化学类中又包括气体成分、湿度、PH值和离子浓；(2)微执行器：主要包括微马达、微齿轮、微泵、微；(3)微型构件：三维微型构件主要包括微膜、微梁、；(4)微机械光学器件：即利用MEMS技术制作的光；(5)真空微电子器件：它是微电子技术、MEMS技；(6)电力电子器件：主要包括利用MEMS技术制作；MOS(VMOS)器件、V型槽垂直导电型MOS(；常用的制作
等，化学类中又包括气体成分、湿度、PH值和离子浓度传感器等。
(2) 微执行器：主要包括微马达、微齿轮、微泵、微阀门、微开关、微喷射器、微扬声器、微谐振器等。
(3) 微型构件：三维微型构件主要包括微膜、微梁、微探针、微齿轮、微弹簧、微腔、微沟道、微锥体、微轴、微连杆等。
(4) 微机械光学器件：即利用MEMS技术制作的光学元件及器件，由于利用MEMS技术可以很方便地制作驱动装置，因此制作可动的光学器件是自然而然的事。目前制备出的微光学器件主要有微镜阵列、微光扫描器、微光阀、微斩光器、微干涉仪、微光开关、微可变焦透镜、微外腔激光器、光编码器等。
(5) 真空微电子器件：它是微电子技术、MEMS技术和真空电子学发展的产物，它是一种基于真空电子输运器件的新技术，它采用已有的微细加工工艺在芯片上制造集成化的微型真空电子管或真空集成电路。它主要由场致发射阵列阴极、阳极、两电极之间的绝缘层和真空微腔组成。由于电子输运是在真空中进行的，因此具有极快的开关速度、非常好的抗辐照能力和极佳的温度特性。目前研究较多的真空微电子器件主要包括场发射显示器、场发射照明器件、真空微电子毫米波器件、真空微电子传感器等。
(6) 电力电子器件：主要包括利用MEMS技术制作的垂直导电型
MOS(VMOS)器件、V型槽垂直导电型MOS(VVMOS)器件等各类高压大电流器件。
常用的制作MEMS 器件的技术主要有三种。
第一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段，即利用大机器制造小机器，再利用小机器制造微机器的方法。
第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工，形成硅基MEMS 器件。
这种方法与传统IC工艺兼容，可以实现微机械和微电子的系统集成，而且适合于批量生产，已经成为目前MEMS 的主流技术。LIGA 技术可用来加工各种金属、并可用来制做深宽比大的精细结构(加工深度可以达到几百微米)，因此也是一种比较重要的MEMS 加工技术。LIGA 技术自八十年代中期由德国开发出来以后得到了迅速发展，人们已利用该技术开发和制造出了微齿轮、微马达、微加速度计、微射流计等。第一种加工方法可以用于加工一些在特殊场合应用的微机械装置，如微型机器人、微型手术台等。
第三种是以德国为代表的LIGA (LIGA是德文Lithograpie －光刻、Galvanoformung－电铸和Abformung－铸塑三个词的缩写)技术，它是利用X 射线光刻技术，通过电铸成型和塑铸形成深层微结构的方法。
LIGA 和硅MEMS 技术
LIGA 技术 ：LIGA 技术是将深度X 射线光刻、微电铸成型和塑料铸模等技术相结合的一种综合性加工技术，它是进行非硅材料三维立体微细加工的首选工艺。LIGA 技术制作各种微图形的过程
主要由两步关键工艺组成，即首先利用同步辐射X 射线光刻技术光刻出所要求的图形，然后利用电铸方法制作出与光刻胶图形相反的金属模具，再利用微塑铸制备微结构。
LIGA 技术为MEMS 技术提供了一种新的加工手段。利用LIGA 技术可以制造出由各种金属、塑料和陶瓷零件组成的三维微机电系统，而用它制造的器件结构具有深宽比大、结构精细、侧壁陡峭、表面光滑等特点，这些都是其它微加工工艺很难达到的。
硅基MEMS 技术：以硅为基础的微机械加工工艺也分为多种，传统上往往将其归纳为两大类，即体硅加工工艺和表面硅加工工艺。前者一般是对体硅进行三维加工，以衬底单晶硅片作为机械结构；后者则利用与普通集成电路工艺相似的平面加工手段，以硅(单晶或多晶)薄膜作为机械结构。
在以硅为基础的MEMS 加工技术中，最关键的加工工艺主要包括深宽比大的各向异性腐蚀技术、键合技术和表面牺牲层技术等。各向异性腐蚀技术是体硅微机械加工的关键技术。湿法化学腐蚀是最早用于微机械结构制造的加工方法。常用的进行硅各向异性腐蚀的腐蚀液主要有EPW和KOH 等，EPW 和KOH 对浓硼掺杂硅的腐蚀速率很慢，因此可以利用各向异性腐蚀和浓度选择腐蚀的特点将硅片加工成所需要的微机械结构。利用化学腐蚀得到的微机械结构的厚度可以达到整个硅片的厚度，具有较高的机械灵敏度，但该方法与集成电路工艺不兼容，难以与集成电路进行集成，且存在难以准确控制横向尺寸精度及器件尺寸较大等缺点。
为了克服湿法化学腐蚀的缺点，采用干法等离子体刻蚀技术已经成为微机械加工技术的主流
随着集成电路工艺的发展，干法刻蚀深宽比大的硅槽已不再是难题。例如采用感应耦合等离子体、高密度等离子体刻蚀设备等都可以得到比较理想的深宽比大的硅槽。键合技术是指不利用任何粘合剂，只是通过化学键和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃或其他材料紧密地结合起来的方法。键合技术虽然不是微机械结构加工的直接手段，却在微机械加工中有着重要的地位。它往往与其他手段结合使用，既可以对微结构进行支撑和保护，又可以实现机械结构之间或机械结构与集成电路之间的电学连接。
在MEMS 工艺中，最常用的是硅/硅直接键合和硅/玻璃静电键合技术，最近又发展了多种新的键合技术，如硅化物键合、有机物键合等。表面牺牲层技术是表面微机械技术的主要工艺，其基本思路为：首先在衬底上淀积牺牲层材料，并利用光刻、刻蚀形成一定的图形，然后淀积作为机械结构的材料并光刻出所需要的图形，最后再将支撑结构层的牺牲层材料腐蚀掉，这样就形成了悬浮的可动的微机械结构部件。常用的结构材料有多晶硅、单晶硅、氮化硅、氧化硅和金属等，常用的牺牲层材料主要有氧化硅、多晶硅、光刻胶等。
MEMS技术发展的趋势
根据MEMS发展的现状，人们对今后MEMS技术的发展进行了大量的预测。大多数专家认为，MEMS技术在今后的主要发展趋势如下：
(1) 研究方向多样化：MEMS技术的研究日益多样化。MEMS技术涉及的领域主要包括惯性器件如加速度计与陀螺、AFM(原子力显微镜)、数据存储、三维微型结构的制作、微型阀门、泵和微型喷口、流量器件、微型光学器件、各种执行器、微型机电器件性能模拟、各种制造工艺、封装键合、医用器件、实验表征器件、压力传感器、麦克风以及声学器件等十六个发展方向。内容涉及军事、民用等各个应用领域。
(2) 加工工艺多样化：加工工艺多种多样，如：传统的体硅加工工艺、表面牺牲层工艺、溶硅工艺、深槽刻蚀与键合工艺相结合、SCREAM工艺、LIGA加工工艺、厚胶与电镀相结合的金属牺牲层工艺、
MAMOS(金属空气MOSFET)工艺、体硅工艺与表面牺牲层工艺相结合等。而具体的加工手段更是多种多样。
(3) 系统单片集成化：由于一般传感器的输出信号(电流或电压)很弱，若将它连接到外部电路，则寄生电容、电阻等的影响会彻底掩盖有用的信号。因此采用灵敏元件外接处理电路的方法已不可能得到质量很高的传感器。只有把两者集成在一个芯片上，才能具有最好的性能。图2给出了美国DARPA预测的不同用途的MEMS器件中集成的晶体管和机械部件的数目。
(4) MEMS器件芯片制造与封装统一考虑：MEMS器件与集成电路芯片的主要不同在于，MEMS器件芯片一般都有活动部件，比较脆弱，在封装前不利于运输。所以MEMS器件芯片制造与封装应统一考虑。封装技术是MEMS的一个重要研究领域。
(5) 普通商业应用:低性能MEMS器件与高性能特殊用途如航空、航天、
三亿文库包含各类专业文献、行业资料、幼儿教育、小学教育、中学教育、专业论文、高等教育、文学作品欣赏、MEMS技术28等内容。　
　MEMS技术发展综述_IT/计算机_专业资料。MEMS 技术发展综述施奕帆
(东南大学 信息科学与工程学院) 摘要:对于 MEMS 技术进行简要的介绍,了解其诞生与发展,所... 　MEMS 技术的主要工艺与流程 1、体加工工艺 2、硅表面微机械加工技术 3、结合技术 4、逐次加工 技术、 技术、 三、LIGA技术、准LIGA技术、SLIGA技术 技术 技术 ... 　MEMS 技术的加工工艺 MEMS 技术是制作微传感器与微执行器的 工艺技术,包括微电子技术和微机械加工技 术。微机械加工技术又可分为体微机械技术 和表面微机械技术、... 　MEMS 技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业, 采用 MEMS 技术制作的 微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电 力电子器件等在航空... 　MEMS技术现状与未来发展---江苏大学_电子/电路_工程科技_专业资料。关于微电机技术的发展论文 MEMS 技术现状与未来发展 ... (***)摘要:文章将重点介绍 MEMS ... 　2015年MEMS产业现状_纺织/轻工业_工程科技_专业资料。2014年,硅基MEMS器件的市场规模达到111亿美元。由于智能手机和平板电脑的巨大市场需求,MEMS产业发展进入快车道,后... 　mems系统_电子/电路_工程科技_专业资料。MEMS 技术在红外成像焦平面阵列的应用电子 983 王挺 1. 引言今年暑假生产实习时,有幸参观了高德公司 ,武汉... 　MEMS技术 62页 1财富值 金属在气体介质中瞬间腐蚀... 1页 免费 mems2_new 29页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点... 　对于MEMS技术进入产 业化的主要技术瓶颈-MEMS封装技术研究与开发已成为当今世界各国关注 的热点。同时,对于MEMS器件的测试技术的研究,目前在国际上也引起了高 度的...