mems研究与发展前景

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1、万方数据第19誊茅l期黑龙江大学自然科学学报vo㈠9No3002年3月JOURNALOFNATURALSCIENCE0FHEILONGJIANGUNIvERSITYMarch．0002文章编号‘1001—7叭1(2002)0l一00“一06MEMS研究与发展前景赵晓峰，温殿忠(黑龙江大学电子工程学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：在阐述MEMs技术的基本概念、意义、传感MEMS的基本模型和国内外研究状况的基础上。重点阐述MEMs技术的加工工艺及在未来的发展景前景．关键词：MEMs；微传感器；微执行器；各

2、向异性腐蚀技术中图分类号：TN40l文献标识码：A1引言微电子机械加工系统(MicroElectro—Mechanicalsystems)，英文缩写MEMs，被美国前总统克林顿称为本世纪最重要的技术之一．MEMS技术特点可由3个M概括：即小尺寸(miniaturzation)、多样化(mumpⅡdty)、微电子(mic∞d鲥∞nb)．MEMS技术经过八十年代初期预言，自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速，被认为是继微电子之后又一个对国民经济和军事有重大影响的技术领域，将成为2l世纪新的国民经济增长点和提高

3、军事能力的重要技术途径．MEMS技术的主要技术途径有三种：一是以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅微加工技术；二是以德国为代表发展起来的LIGA技术(包括x射线深度光刻、微电铸和微铸等加工工艺)；三是以日本为代表发展起来的精密加工技术．2MEMS的基本概况2．1MD假的基本概念在微小尺寸范围内，机械依其特征尺寸可以划分为l一10毫米的小型机械，l微米二-1毫米的微型机械以及1纳米～l微米的纳米机械．所谓MEMs从广义上包括了微型机械和纳米机械，但并非单纯微小化，而是指采用微机械加工技术可以批量制作的

4、，集微型传感器、微型机构，微型执行器以及信号处理和控制电路、接口、通讯等于一体的微型器件和微型系统．MEMS在不同的国家基名称也有所不同，在日本称为微机械(Micromachine)．而在欧洲则是微系统技术MST(Microsys把msTechnology)，在英国有时也称微工程(Micr0一∞gjneering)．MEMS约有30年的发展历史，60年代的硅压阻的压力传感器是一个里程碑，但真正取得进展的还是最近十多年的事．MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。2．2MEMs技术的基本特点(1)

5、MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高．响应时间短．(2)以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似于铝，热传导率接近钼和钨．(3)批量生产：用硅微加工工艺在一片硅片上同时可制造出成百上千个微型机电装置或完整的MEMS．批量生产可大大降低生产成本．(4)集成化：可以把不同功能、不同敏感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、收稿日期：200l一12一05作者简介：赵晓峰【1980一)．男，黑龙扛兰西人，黑龙江大学电于工程学硕士研究生，主要研

6、究方向徽电子学和琏l体电子学万方数据第l期赵晓峰等：MEMs研究与发展前景甜微执行器阵列，甚至把我种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件集成在一起可制造成可靠性、稳定性很高的MEMS。(5)多学科交叉：MEMs涉及电子、机械．材料、制造、信息与自动控制、物理、化学羽I生物等多学科，并集约当今科学发展的许多尖端成果。以一个完整的传感MEMs基本模为例可以分成为五个独立的单元：传感器、模拟信号处理、数字信号处理、执行器、通讯接口．其输入的是自然信号，通过传感器转换为电信号，然

7、后是信号处理(模拟的和／或数字的)，通过执行器与外界作用。完整传感器MEMS的基本模型如图1所示．23M咖s技术的分类2．3．1传感MEMs技术在MEMS技术研究领域中，传感MEMS是指采用微电予和微机械加工技术制造出来的、特征尺寸至微米级、具有将感受量转换居电信号的器件和系统，包括：速度，加速度、压力、温度、湿度，气体、磁、光、声、生物、化学等传感MEMs。它是人类探知自然界的触角，是各种现代化装置中的神经元．盱——+单饕C／][＼／][V传臣口一困一感臣丑一陌和器l其它卜I与其它系统的通讯／接u感应量

8、图1传感MEn骼基本模型示意图控制量现代信息技术是20世纪人类社会发展的重要资源和动力，作为信息采集技术的传感器技术、作为信息传输技术的通讯技术、作为信息处理技术的微处理器技术已成为现代信息技术的三大支柱。作为现代高新技术的传感器MEMs技术是现代传感器技术的重要发展方向。80年代后期MEMs技术的E速发展，极大的推动了微传感器技术和微执行器技术的发展，采用MEMs技术制作的微传感器由于体积小、重量轻，成本低，功耗低．高可靠、