MEMS设计绪论第1部分

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1、第1章绪论(第1部分)MEMS研究发展史MEMS概念MEMS技术发展概况器件及应用实例MEMS的本质特征小型化微电子集成高精度的批量制造器件：传感器与执行器能量域与换能器传感器执行器MEMS与微电子学What？MEMS研究发展史——MEMS基本概念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尺度FactorPrefixSymbolFactorPrefixSymbol10+24yottaY10-24yoctoy1

2、0+21zettaZ10-21zeptoz10+18exaE10-18attoa10+15petaP10-15femtof10+12teraT10-12picop10+9gigaG10-9nanon10+6megaM10-6microμ10+3kilok10-3millim10+2hectoh10-2centic10+1decada10-1decid典型尺寸1光年=9.46×1015米美特好到中北大学15公里人身高1.x米小米直径1毫米红细胞直径8微米可见光波长380-780纳米氢原子直径0.1纳米，质子直径1.6×10-15米1c

3、mbeetle甲虫1mmheadlouse跳蚤100µmhair头发10µmbloodcells血球1µmbacteria细菌100nmvirus病毒10nmICfeatures线宽1nmDNA双螺旋结构0.1-0.3nmatom原子自然的微小世界微型车床MicroLathe-Japan小汽车和米粒MiniCarandRice--Toyota微型飞行器MicroAerialVehicle--MIT微型机器人MicroRobot--US人造的微小世界（<28克，4cm3）定义定义MEMS是什么？Mirco-微-（尺寸、适于批量加工）Ele

4、ctro-电子-Mechanical机械-System系统-（解决系统问题）换能微加工和小型化技术与科技生活计算机、互联网、蜂窝电话、数码照相、平板显示、等离子电视、节能汽车、人类基因组测序、快速DNA序列识别、新材料和药物、电子战等集成电路技术是MEMS发展历史的起点电子器件小型化和多功能集成是微加工技术的推动力MEMS研究发展史——MEMS技术发展概况MEMS研究发展史19世纪：照相制版1947年：发明晶体管——技术基础1951年：显象管遮蔽屏〔光学应用〕1952年：表面微加工专利(美)1954年：Si、Ge压阻效应1955年：IC

5、概念的出现1958年：第一个集成电路1960年：开始使用硅各向同性腐蚀工艺1962年：晶体的异向腐蚀1963年：日本丰田研究中心制作出硅微压力传感器1966年：机械研磨做硅腔1967年：振动门晶体管〔牺牲层腐蚀〕1967年：发明硅各向异性腐蚀工艺1968年:阳极键合1969年:基于掺杂浓度的腐蚀1970年：硅微电极（斯坦福大学）1973年：内窥镜用硅压力传感器（斯坦福大学）1974年：集成气相质谱仪（斯坦福大学）1976年：KOH腐蚀，MEMS加工手段1979年：集成压力传感器（密西根大学）1979年：第一个压阻式微加速度计1982年：

6、LIGA工艺（德国原子力研究所）1982年：第一个静电微马达、“微制造”的出现1982年：美国IBM和UCBerkeley研制了集成电容加速度计1986年：硅反馈式加速度计（瑞士CSEM）1986年：集成流量控制器（日本东北大学）1987年：微齿轮等（UCBerkeley、贝尔研究所）1987年：UCBerkeley研制出转子直径为60~120m的硅微静电电机1993年：美国AnalogDevices开始生产集成加速度传感器，开始在汽车行业大量应用20世纪90年代中：ICP促进体硅工艺快速发展20世纪90年代末：开始微型飞行器、微型卫

7、星、微型机器人等研究20世纪90年代末：美国Sandia实验室发表5层多晶硅工艺第一个晶体管（NPNGe）1947年12月23日W.SchokleyJ.BardeenW.Brattain1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片获得2000年Nobel物理奖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1988年：静电旋转微马达RichardS.MullerUCB,Berkeley,CA,USAFanLong-Shen,TaiYu-ChongandMullerRS1989

8、,IC-processedelectrostaticmicromotorsSensorsActuators,2041–720世纪90年代初：气囊微加速度计产业化气囊微加速度计的集成电路版图20世纪90年代中