微机电系统MEMS简介（参考）.ppt

* * 磁控溅射 电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片上 * * 电子束蒸镀 * * 光刻 工艺流程 （1）涂胶，（2）前烘 掩模版 紫外光 （3）曝光 （4）显影，（5）坚膜 （6）刻蚀，（7）去胶 * * 曝光方法：接触式曝光（Contact Printing），接近式曝光（Proximity Printing），投影式曝光（Projection Printing）。 正胶和负胶的比较：负性光刻采用负性光刻胶，曝光后光刻胶会因交联而硬化，不溶于溶剂，将想产生的图形置于掩模板上不透明的区域，则最终在光刻胶上形成的图形与掩模板上的相反，负性光刻是最早用在半导体工艺中的。 正性光刻采用正性光刻胶，基本特征，曝光后的光刻胶经过用中化学反应，反应后，在显影液中软化并溶解，而不曝光的区域上的光刻胶则保留在硅片上，作为后续工艺保护层，这种方法复制到硅片表面上的图形与掩模板上的相同。 * * LIGA技术 LIGA技术是利用X光射线光刻，通过电铸成形和铸塑形成深层微结构方法。可以加工各种金属、塑料和陶瓷等材料，深度刻达1000微米。 LIGA工艺对设备的要求较高，生产费用较昂贵。 * * 湿法化学腐蚀 硅的晶体结构 图1. 硅晶体结构 硅晶体中主要晶面 * * 各向异性腐蚀溶剂 （1）KOH-H2O 溶液 （2）KOH+IPA溶液 （3）乙二胺-邻苯二酚和水的混合液（EPW） * * （4）TMAH（四甲基氢氧化铵） SiO2 在硅片〈100〉面上的各向异性腐蚀 在硅片〈110〉面上的各向异性腐蚀 * * (110) (111) (110) (110) (111) 硅的各向异性腐蚀 (a) (b) * * 干法刻蚀 反应离子刻蚀（RIE） 深反应离子刻蚀(DRIE) 耦合等离子体刻蚀(ICP) * * 反应离子刻蚀（RIE） 等离子体刻蚀与湿法刻蚀相比，明显优点就是等离子可以容易地开始和结束，而且等离子对硅片上温度的微小变化不是那么敏感。 * * * * * * * * 　MEMS 螺旋形电感和多层电感 * * 固相键合技术 两块固态材料之间不用任何粘合剂，而是通过化学键合物理作用将它们紧密地结合在一起的方法。在MEMS制造工艺中，经常要对微结构进行支撑和保护，也可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。现在常用的是硅-硅直接键合和硅-玻璃的静电键合。 * * * * 速度和流速微传感器 这种微传感器利用微桥共振频率的变化来检测流量，这种检测方法的优点是灵敏度高、响应快和重复性好。 各向异性刻蚀的共振微桥式流量微传感器 * * 加速度微传感器 悬臂梁式硅微加速度计结构示意图 悬臂梁式电容加速度计结构示意图 * * 力、压力和应变微传感器 电阻应变式微压力传感器结构示意图 * * 昆虫型微机器人 日本精工-Epson公司1999年3月宣布已开发出世界上最小的昆虫型机器人，如左图所示。该机器人是瓢虫形，银制外壳，体积为1cm3，内装石英手表用超小型电动机，两只眼睛是光学传感器，速度最高为15mm/s，充电3min，可走4min。 2007年，日本研究人员展示了一种超小医用机器人的原始模型，外形如同甲壳虫，如右图所示。这种直径1cm、长为2cm、重仅为5g的机器人可以到达人体内患病处。 * * “飞行蝇” 微飞行器 美国加州大学伯克利(Berkeley)分校于2001年研制成功一只非常微小的扑冀式微飞行器，取名为“飞行蝇”，如图所示。这种微飞行器的体积极小，高度不到3cm，质量只有100g，但能在100m高的空中飞行20min。苍蝇是动物界中的飞行能手，能在0.03秒的瞬间迅速起飞，在3×10-5s内改变方向，最高飞行速度为40km/s，是所有飞虫中飞行最稳定、机动性能最佳的。“飞行蝇”微飞行器就是利用仿生原理制造出的世界上第一只能飞的“机器蝇”。 * * 中国的微小卫星 清华大学、哈尔滨工业大学等单位都在进行微小卫星的研究工作。图是清华大学和英国Surrey大学合作研制的清华-Ⅰ号微型实验卫星，质量约50kg，已于2000年成功发射。2004年4月23日哈尔滨工业大学研制的203kg实验一号小型卫