《MEMS工艺》PPT课件

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1、MEMS工艺石云波3920397shiyunbo@nuc.edu.cn课程内容第一章绪言（2）第二章半导体制造技术（6＋4）第三章硅微加工技术（6＋2）第四章光刻技术（3＋2）第五章LIGA技术（3）第六章微机械装配与集成（3＋2）第七章典型微机械系统装置（4）第八章MEMS制造设备（3）考试：开卷考试80%+平时20%（包括作业）考试：考试70%+课堂10%+作业20%（包括试验）第一章主要内容MEMS的基本概念及其特点MEMS的发展概况MEMS的应用领域MEMS工艺的基本概念MEMS工艺的国内外情况及发展趋势微

2、机电系统（MEMS）的定义什么是MEMS微机电系统（MEMS）是指用微机械加工技术制作的包括微传感器、微致动器、微能源等微机械基本部分以及高性能的电子集成线路组成的微机电器件与装置。各个国家不同的定义美国：微型机电系统MEMS:Microelectromechanicalsystem日本：微机械Micromachine欧洲：微系统Microsystem什么是微型机电系统例如：1、汽车安全气囊2、煤气报警器3、声光控开关MEMS中的核心元件一般包含两类：一个传感或致动元件和一个信号传输单元。下图说明了在传感器中两类元

3、件的功能关系。为什么要学习MEMS？——主要特点器件微型化、集成化、尺寸达到微米数量级功能多样化、智能化功能特殊性能耗低、灵敏度高、工作效率高MEMS与传统机械有什么区别？微尺寸效应表面与界面效应量子尺寸效应加工方式第一章主要内容MEMS的基本概念及其特点MEMS的发展概况MEMS的应用领域MEMS工艺的基本概念MEMS工艺的国内外情况及发展趋势MEMS的国内外概况MEMS发展历史回顾1947年：发明晶体管--技术基础压力传感器：54年：Si、Ge压阻效应66年：机械研磨做硅腔70年：各向同性腐蚀硅腔76年：KOH

4、腐蚀，MEMS加工手段80年代：集成式压力传感器目前：新机理压力传感器82年：美国U.C.Bekeley，表面牺牲层技术微型静电马达成功MEMS进入新纪元九十年代初ADI的气囊加速度计实现产业化90年代中：ICP的出现促进体硅工艺的快速发展九十年代末Sandia实验室5层多晶硅技术代表最高水平国内MEMS的发展20世纪90年代初清华大学等高校开始研究。目前有100个左右的研究小组从事本领域研究，研究主要领域包括硅微传感器、硅微致动器、硅微加工技术、微系统等领域。主要加工基地有信息产业部电子13所，北大微电子所，清

5、华大学微电子所，上海交通大学和上海冶金所等。第一章主要内容MEMS的基本概念及其特点MEMS的发展概况MEMS的应用领域MEMS工艺的基本概念MEMS工艺的国内外情况及发展趋势SEMI发布名为“全球微机电/微系统市场和机遇”的市场研究报告中指出，2005年该产业总规模达到480亿美元，期待到2010年将增长到950亿美元。这些系统的核心微机电器件在2005年产业规模达到53亿美元，由于消费电子微机电器件使用量增加，预计到2010年产业规模将增长到99亿美元，年复合增长率为13%。MEMS技术的发展与应用MEMS应用

6、军事领域信息领域航空、航天生物、医疗汽车工业控制环境保护消费类、玩具几个商业化了的MEMS产品(1)压力传感器最成熟、最早开始产业化压阻式和电容式压阻式微压力传感器的精度：0.05％～0.01％，年稳定性达0.1％/F.S，温度误差为2ppm，耐压可达几百兆帕，过压保护范围可达传感器量程的20倍以上。(2)微加速度计微加速度计是微型惯性测量组合的关键基础元件汽车安全气囊系统：体积小、成本低、集成化等特点美国AD公司的ADXL美国摩托罗拉公司批量生产汽车用MMAS40G电容式微加速度计美国EG&GIC(3)微喷基于M

7、OEMS技术的微喷已成为MOEMS领域的一种典型器件，它的应用涉及科学仪器、工业控制以及生物医疗等多个领域，目前主要的应用方向有喷墨打印、芯片冷却、气流控制以及微推进系统，应用于药物雾化供给的微喷研究也正在兴起。喷墨打印机的喷墨打印头，年产值数亿美元(4)数字微镜器件与传统的CRT和LCD投影显示技术相比：足够的亮度，均匀性和稳定性反射显示：德州仪器设计的数字驱动微简易阵列芯片（DMD，DigitalMicromirrorDevice)，实际上是反射式微光开关阵列。每一个微镜对应图象的一个像素，一个微镜的尺寸仅为1

8、6μm×16μm。DMD可以承受1500g的机械冲击、20g的机械振动，设备的使用寿命超过了100,000小时。一块完整的DMD半导体芯片：镜面是由一百三十万个微反射镜组成的长方形阵列，每个微镜对应于投影画面中的一个光学像素。MEMS在军事领域的应用军事领域是MEMS技术的最早应用点，对推动MEMS技术的进步起到了很大作用引信安全、炮弹弹道修正、子母弹开仓控