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微电子机械系统及硅微机械加工工艺

摘要：微电子机械系统(MEMS) 是一项21 世纪可以广泛应用的新兴技术。硅微机械加工工艺是近在拉压构件中其刚度为：式中 A0为零件的横截面积年来随着集成电路工艺发展起来的MEMS 主流技术。介绍了MEMS 的特点、国内外MEMS的发展现状，讨论了MEMS 的三种加工方法，着重探讨了硅微机械加工中常用的腐蚀、键合、光刻、氧化、扩散、溅射等工艺。

关键词：微电子机械系统；体微加工；表面微加工；LIGA<具体的用户需根据本身使用情况定制/p>

微电子机械系统(MEMS) 代表了一种未来将改变整个工业和带来下一次技术革命的不平凡的技术，可以预测MEMS 技术将是一次新的工业革命。MEMS 利用传统的机械加工工艺、半导体硅微机械易造成破断加工工艺和软X 射线深层光刻电铸成型工艺等来制作微尺度的机械、流体、电子、光学及其它一些器件。其中硅微机械加工工艺是制作MEMS 的主流技术，越来越多地用于MEMS 的加工中。

1 微电子机械系统

1.1 微电子机械系统的定义

微电子机械系统是指采用微机械加工技术和微电子技术相结合的工艺技术，可以批量制作，集微型机构、微型传感器、微型执行器以渐渐地就开始了创作及信号处理和控制电路、接口、通讯等于一体的微型器件或微型系统。

微电子机械系统开辟了一个新的技术领域，微电子机械系统的研究不仅涉及元件和系统的设计、材料、测试、控制、集成、能源以及与外界的联接等许多方面，还涉及微电子学、微机械学、微动力学、微流体学、微热力学、微摩擦学、微光学、材料学、物理学、化学、生物学、信息与控制等多个学科领域，是综合性高新技术。微电子机械系统将微电子、精密机械、生化和信息处理等高新技术有机整合，利用半导体加工工艺来制作微尺度的机械、流体、电子、光学及其它一些器件，在单一或多个芯片上集成传感、信号处理、控制及驱动于一体。微电子机械系统中的机械不限于狭义的机械力学中的机械，包括力、热、声、光、磁乃至化学、生物等具有能量转化、传输等功能的效应。

1.2 微电子机械系统的特点

1.2.1 微型化

MEMS 器件体积小、质量轻、功耗低、性能稳定、谐振频率高，响应时间短，可以集成控制、感应和执行等多种功能。

1.2.2 以硅为主要材料

硅的机械电气性能优良，强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似，热传导接近钼和钨。

1.2灭火器箱.3 可批量生产

用硅微加工工艺在一片硅片上可同时制造成百上千个微型电子机械装置或完整的MEMS红外 器件，生产成本低，生产周期短，性能一致性好，对环境的损害小等。

1.2.4 集成化

可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。微传感器、微裱纸机执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的MEMS 器件。

1.2.5 多学科交叉

微电子机械系统涉及电子、机械、材料制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集约当今科学技术发展的许多尖端成果。

2 微电子机械系统的发展状况

2.1 国外发展现状

微电子机械系统自20 世纪80 年代末期发展至今，一直受到世界各发达国家的广泛重视，美、日、德、荷兰等国政府将MEMS 技术作为战略性的研究领域之一，投入巨资进行专项研究，美国和日本的MEMS 技术处于领先地位。美国完成《MEMS 的军事应用》研究报告，指出了MEMS 在精确制导武器、灵巧武礼仪服装器、侦察通讯、破坏敌方指挥系统和战斗力等方面的应用前景。美国宇航局已在实施微型卫星(0.1kg～10 kg) 计划，并提出了纳米卫星(