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如何理解MEMS

栏目:MEMS工艺分析


“微机电系统(MEMS),也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等,指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。”,这是百度给出的概念,那么我们如何去理解MEMS,它到底是什么,是机械加工还是系统?

事实上,MEMSMicro-Electro-Mechanical System的英文缩写,其是由微加工技术实现的,包括微结构、微传感器、微执行器、控制处理电路等组成部分,能够实现测量、处理或执行等功能的尺度为微米至毫米的微型集成器件或系统,称为微电子系统,或微系统。如图1所示,MEMS可以通过微传感器感知外界环境,例如光、声、电、机械、温度、生物、化学等,再通过处理器对环境信号进行处理和决断,然后通过微执行器对外界环境做出反应,将信号转化为机械能、电能、显示等等,所以可以看出,MEMS实际上是基于多基本器件的多功能系统。

 

1.MEMS 示意图

  目前硅基器件的加工方式可以分为两类,一是集成电路(integrated circuit)的制造技术,例如光刻、沉积、注入、刻蚀等等,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起(图2左),制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构,另外一个是微加工技术,例如干法/湿法深刻蚀、表面/体微加工,把梁/板/柱、通道孔洞(图2右)等微结构加工出来制备微传感器、微执行器制备起来再与集成电路结合起来,制备出具有测量、处理、执行功能的MEMS器件,可以说,MEMS结合了集成电路和微加工技术,是多学科融合的智能化系统。

2.集成电路面板(左)和微传感器微观结构(右)

目前,MEMS已被广泛的应用于我们生活中的各个领域,如图3所示,常见的MEMS有加速度传感器(汽车电子)、声音传感器(麦克风)、气体传感器(环境监测),其中,汽车电子是最早推动MEMS领域发展的一个应用方向,安装在安全带上的加速度传感器可以在汽车发生碰撞时,产生电信号传递给安全气囊执行器,最后气囊精准弹出而保护车上乘客;又例如我们现在使用的智能手机,其上面安装了几十个传感器,其中,压力传感器应用于心率监控,MEMS开关应用于只能锁屏,加速度传感器应用于动作和相机防抖,化学传感器应用于环境、气温监测,等等。纵观硅基器件的发展历史,90年代的计算时代(PC+互联网)、00年的通信时代(手机+移动互联)、10年的感知时代(传感器-物联网),未来器件将向着智能时代发展,从而实现万联网-大数据-云计算-智慧地球,而MEMS必定会成为万物互联的基础。

3.MEMS的类型及应用

芯云纳米技术(苏州)有限公司一直致力于为国内多家高校和设计公司提供微纳加工服务,开发新型的MEMS传感器,实现多款传感器关键工艺验证、中试和量产导入。公司拥有硅槽深刻、离子注入和阳极键合等关键工艺的技术积累和设备资源,保障稳定可靠的产量和产能,有效降低工艺验证成本,立志于打造国内最佳研发、工艺整合服务平台,为客户产品保驾护航。