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MEMS技术的发展历史(一)

作者:admin更新时间:2018-08-31

  MEMS机电系统是从微机电系统演化而来,经过几代科学家的努力,MEMS在不同的行业和不同的领域相继规模化生产,展现了微机电系统及其微系统的巨大应用前景。

MEMS技术的发展历史(一)

  MEMS 第一轮商业化浪潮始于20世纪70年代末80年代初,当时用大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片制作压力传感器,由于薄硅片振动膜在压力下变形,会影响其表面的压敏电阻走线,这种变化可以把压力转换成电信号。后来的电路则包括电容感应移动质量加速计,用于触发汽车安全气囊和定位陀螺仪。

  第二轮商业化出现于20世纪90年代,主要团绕着PC和信息技术的兴起。TI公司根据静电驱动斜微镜阵列推出了投影仪,而热式喷墨打印头现在仍然大行其道。

  第三轮商业化可以说出现于世纪之交,微光学器件通过全光开关及和相关器件而成为光纤通讯的补充.尽管该市场现在萧条,但微光新器件从长期看来将是MEMS一个增长强劲的领域。

  推动第四轮商业化的其它应用包括一些面向射频无源元件,在硅片上制作的音频,生物和神经元探针,以及所谓的"片上实验室"生化药品开发系统和微型药品输送系统的静态和移动器件。工艺的发展近来对MEMS 关注的提高部分来自于表面微加工技术,它把牺牲层(结构制作时使其它层分开的材料)在最后一步溶解,生成悬浮式薄移动谐振结构。

  欧洲一所MEMS 研究机构。法国格勒诺布尔TIMA实验室的Bernard Courtois 指出:有两种方法制造微系统,即专门为微系统开发的工艺或者使用为微电子开发的工艺。后一种工艺中有些可用于微系统,有些则要为它增加一些特殊的工艺步骤以适用于集成电路中的微系统。很多MEMS 应用要求与传统的电子制造不同,如包含更多步骤、背面工艺、特殊金属和非常奇特的材料以及晶圆键合等等。确实,许多场合尤其是在生物和医疗领城,都不把硅片作为基底使用,很多地方选用玻璃和塑料,出干降低成本原因经常用塑料制成一次性医疗器械。

  但对众多公司和研究机构来说,微电子中现有的CMOS、SiGe和GaAs 等工艺是开发MEMS 的出发点。从理论上讲,将电路部分和MEMS集成在同一芯片上可以堤高整个电路的性能,效率和可靠性,并降低制造和封装成本。提高集成度一个主要途径是通过表面微加工方法,在微电子裸片顶部的保留区域进行MEMS 结构处理。但是必须考虑温度对前面己制造完成的微电子部分的破坏,所以对单片集成来讲,在低温下进行MEMS 制造是一个关键!针对这一点,比利时Interuniversity 微电子中心(IMEC)开发了一种多晶锗化硅沉积技术,其临界温度为450℃,而多晶硅为800℃.不过温度低沉积速度也要慢,因此又开发了第二种沉积速度更高、温度为520℃的方法。选择SiGe是希望切入事实上的高频电子标准工艺,但也有很多其它公司在寻求以主流数字CMOS作为出发点。今年早些时候,IBM宣布它利用BiCMOS工艺技术的标准生产材料在低于400℃温度下开发了RF MEMS 元件,它开发的MEMS 谐振器和滤波器可以在无线设备中替代分立无源元件!MEMS 与微系统顾问 Roger Grace表示:"多年来人们一直在讨论CMOS 和MEMS 集成的问题,但目前唯一批量生产的集成工艺只有美国模拟器件公司(ADI)的ADXL-50 加速器。同样的功能摩托罗拉要用两个芯片完成,其中I个是MEMS。另一个是封装好的集成微电电子器件。"这些争论经常在微电子行业中提起。

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