单片集成mems技术
mems制造工艺及技术
MEMS制造工艺及技术的深度解析一、引言微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS）是一种将微型机械结构与电子元件集成在同一芯片上的技术。
由于其体积小、功耗低、性能高等特点，MEMS技术已被广泛应用于各种领域，如汽车、医疗、消费电子、通信等。
本文将详细介绍MEMS的制造工艺及技术，以帮助读者更深入地了解这一领域。
二、MEMS制造工艺1. 硅片准备MEMS制造通常开始于一片硅片。
根据所需的设备特性，可以选择不同晶向、电阻率和厚度的硅片。
硅片的质量对最终设备的性能有着至关重要的影响。
2. 沉积沉积是制造MEMS设备的一个关键步骤。
它涉及到在硅片上添加各种材料，如多晶硅、氮化硅、氧化铝等。
这些材料可以用于形成机械结构、电路元件或牺牲层。
沉积方法有多种，包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）和电镀等。
3. 光刻光刻是一种利用光敏材料和模板来转移图案到硅片上的技术。
通过光刻，我们可以在硅片上形成复杂的机械结构和电路图案。
光刻的精度和分辨率对最终设备的性能有着重要影响。
4. 刻蚀刻蚀是一种通过化学或物理方法来去除硅片上未被光刻胶保护的部分的技术。
它可以用来形成机械结构、电路元件或通孔。
刻蚀方法有湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
湿法刻蚀使用化学溶液来去除材料，而干法刻蚀则使用等离子体或反应离子刻蚀（RIE）来去除材料。
5. 键合与封装键合是将两个或多个硅片通过化学键连接在一起的过程。
它可以用于制造多层MEMS设备或将MEMS设备与电路芯片集成在一起。
封装是将MEMS设备封装在一个保护壳内以防止环境对其造成损害的过程。
封装材料可以是陶瓷、塑料或金属。
三、MEMS制造技术挑战与发展趋势1. 尺寸效应与可靠性问题随着MEMS设备的尺寸不断减小，尺寸效应和可靠性问题日益突出。
例如，微小的机械结构可能因热膨胀系数不匹配或残余应力而导致失效。
为了解决这些问题，研究人员正在开发新型材料和制造工艺以提高MEMS设备的可靠性。
MEMS技术的原理与应用
MEMS技术的原理与应用什么是MEMS技术？MEMS技术（Micro-Electro-Mechanical Systems，微电子机械系统）是一项结合微电子技术和微机械技术的科学技术。
它将微尺度的电子部件、机械部件和传感器等集成在一起，形成一种具有微小尺寸、高度集成度和多功能特性的系统。
MEMS技术在各个领域具有广泛的应用，如汽车、医疗、工业和消费电子等。
MEMS技术的原理MEMS技术的原理基于微电子制造技术，主要包括以下步骤：1.设计阶段：设计师根据实际需求设计MEMS器件的结构和功能。
在这个阶段，需要考虑到器件的制造工艺和使用环境等因素。
2.制造工艺：采用光刻、薄膜沉积、电镀和离子刻蚀等微电子制造工艺，将设计好的MEMS器件图形转移到硅片上。
3.制造步骤：包括前端制造和后端封装。
前端制造步骤主要包括硅片的清洗、氧化、掩模制作、加工、薄膜沉积和刻蚀等过程。
后端封装步骤主要包括器件的封装、焊接和电气测试等。
4.器件测试：通过芯片测试设备对制造好的MEMS器件进行测试，确保其功能和性能得到满足。
5.性能验证：将MEMS器件安装到应用设备中进行系统级别的性能验证，确保其在实际应用中能够正常工作。
MEMS技术的应用领域MEMS技术在各个领域都有广泛的应用，以下是其中几个典型的应用领域：1. 汽车行业•借助MEMS技术，汽车厂商可以实现汽车安全、驾驶辅助和信息娱乐等多方面的创新。
例如，借助MEMS传感器，汽车可以实现稳定控制、空气质量监测和智能停车等功能。
•MEMS传感器还可以帮助汽车实现智能制动和悬挂控制，提高行车安全性和稳定性。
2. 医疗行业•MEMS技术在医疗行业的应用非常广泛，例如使用MEMS传感器监测患者的生理参数，用于实时监测和诊断。
•MEMS能够制造出微小且高灵敏度的传感器和执行器，可用于药物输送和手术器械等医疗设备中。
3. 工业行业•MEMS技术在工业自动化方面的应用十分重要，例如MEMS传感器可以监测温度、压力、湿度和流量等参数，用于实现自动化控制。
MEMS的原理及应用
MEMS的原理及应用前言微机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS）是一种将微米尺度的机械元件和微电子元件集成在一起的技术。
它结合了机械学、电子学和计算机科学等领域的知识，广泛应用于各个领域。
本文将介绍MEMS的原理及其在不同领域的应用。
MEMS的原理MEMS的核心原理是利用微米尺度的机械结构来感知和操控物理量。
这些微米尺度的结构通常由硅或其他材料制成，并且与电子元件集成在一起。
MEMS器件利用微机械结构的运动或变形来实现各种功能。
下面是一些常见的MEMS原理：1.微加工技术：MEMS器件通常是通过光刻和微加工技术制作的。
这些技术允许制造出微米级别的机械结构和电子元件。
2.机械传感器：MEMS器件中最常见的一类是机械传感器，用于感知物理量如压力、加速度、温度等。
典型的机械传感器包括压力传感器、加速度传感器和陀螺仪等。
3.微操控器件：除了传感器，MEMS还包括微操控器件，用于操控物理量如运动、振动等。
例如，微镜头用于手机的自动对焦功能就是一种微操控器件。
4.集成电子元件：最重要的一点是，MEMS器件通常与集成电子元件一起工作。
传感器通过电子元件将感知到的物理量转化为电信号，而操控器件则接收电信号并操控相应的物理量。
这种集成使得MEMS器件具有高度的智能化和自动化能力。
MEMS的应用MEMS技术在各个领域都有广泛的应用。
下面列举了几个典型的应用领域：1. 电子设备•手机：MEMS技术使得手机具备了更多的功能，如自动对焦摄像头、陀螺仪和加速度传感器等。
•智能手表：智能手表中的MEMS技术可以实现计步器、心率监测和气压计等功能。
•耳机：MEMS技术可以用于制作微型麦克风和降噪器，提高音质和通话质量。
2. 医疗领域•生物传感器：MEMS技术可以用于制作微型生物传感器，实现疾病的早期诊断和监测。
•药物传递系统：利用MEMS技术，可以制作微型药物传递系统，实现精确的药物控制和释放。
MEMS技术
MEMS技术MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统。
微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术（micro/nanotechnology）基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。
它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。
这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。
它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。
微电子机械系统（MEMS）是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。
它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。
对微电子机械系统(MEMS)的研究主要包括理论基础研究、制造工艺研究及应用研究三类。
理论研究主要是研究微尺寸效应、微磨擦、微构件的机械效应以及微机械、微传感器、微执行器等的设计原理和控制研究等；制造工艺研究包括微材料性能、微加工工艺技术、微器件的集成和装配以及微测量技术等；应用研究主要是将所研究的成果，如微型电机、微型阀、微型传感器以及各种专用微型机械投入实用。
易懂的MEMS与难懂的MEMS概括起来讲，MEMS就是基于微加工技术的产品与技术的总称，而微加工技术的基础则是半导体制造技术。
因此从宏观上讲，业界期望在半导体产品的延长线上开展产品的大批量生产业务。
这一点和半导体业务一样容易制订开发蓝图，对半导体厂商和业界分析师来说很容易理解。
另一方面，假如把MEMS技术看作基础性微加工及各种集成技术的集大成，那么我们就能够将它视为现实世界中所有领域现有产品的超小型化，以及由此综合而成的系统化手段。
由此来讲，可以说存在着大量具有潜在应用前景的产品。
mems典型工艺流程
mems典型工艺流程MEMS（微机电系统）是一种的技术，将微机电技术与集成电路技术相结合，制造出微小尺寸的机械系统和传感器。
在MEMS的制造过程中，需要经过一系列的工艺流程。
下面将介绍一般MEMS的典型工艺流程。
首先，MEMS的工艺流程通常从硅片的制备开始。
通常采用的是单晶硅片，其表面经过化学洗涤和高温氧化处理，以去除杂质和形成氧化硅层作为基底。
接下来是光刻工艺。
这一步骤通过将光刻胶涂覆在硅片上，然后使用特定的光掩膜进行照射，从而在光刻胶上形成需要的图案。
通过光刻工艺，可以制造出细小的结构和器件形状。
然后是刻蚀工艺。
刻蚀工艺使用化学或物理方法，将不需要的硅片或氧化层材料进行去除。
根据需要，可以采用湿法刻蚀或干法刻蚀。
刻蚀后，可以得到所需的MEMS结构和通道。
接下来是薄膜沉积工艺。
薄膜沉积工艺是将需要的材料沉积到硅片表面，以形成薄膜层。
这种工艺可以用于制造电极、传感器和阻尼材料等。
根据需要，可以采用热氧化、电镀或化学气相沉积等方法进行薄膜沉积。
然后是光刻和刻蚀重复多次的步骤。
这是因为MEMS设备通常需要复杂的结构，需要多次重复进行光刻和刻蚀，以形成所需的形状和结构。
这一步骤可能需要多次光刻胶涂覆、暴露和刻蚀，以实现所需的器件形状和功能。
最后是封装工艺。
封装工艺将制造好的MEMS器件封装到适当的壳体中，保护器件免受外界环境的干扰。
封装工艺可根据具体情况选择不同的方法，例如焊接、粘接或压接等。
总的来说，MEMS的典型工艺流程包括硅片制备、光刻、刻蚀、薄膜沉积、光刻和刻蚀重复多次以及封装。
通过这些工艺步骤，可以制造出各种微小尺寸的MEMS结构和传感器。
MEMS的制造工艺流程非常复杂，需要对微纳米材料和工艺参数进行精确控制和处理。
这些MEMS器件在航天、汽车、医疗和消费电子等领域具有广泛的应用前景。
mems技术3篇
mems技术第一篇：mems技术的发展与应用MEMS技术是指微型机电系统（Micro Electro Mechanical Systems）技术，即微型化的机械和电子元件集成在一起形成的系统。
该技术呈现出体积小、质量轻、功耗低、成本低、可靠性高、快速响应等优点，已经被广泛应用于数字信号处理、通信、医疗、航空航天等领域。
MEMS技术的发展可以追溯到20世纪60年代。
最初，MEMS技术主要应用于传感器领域，特别是压力和加速度传感器。
到了20世纪80年代，随着微电子技术的发展，MEMS技术得以进一步发展，并开始在生产中进行广泛应用。
MEMS技术的应用领域相当广泛，对于制药和生命科学应用来说，MEMS技术可以用于制定特定的生物反应器、可穿戴医疗设备和便携式医疗器械；在汽车制造领域，MEMS技术被应用于空气流量计、车速传感器、制动系统和车辆稳定控制系统；在航空航天领域，MEMS技术被广泛应用于姿态控制、导航、卫星通信和测量和检验系统等。
总的来说，MEMS技术的发展极大地推动了科技进步，让我们在各个领域的应用中都得到了非常大的便利。
相信在不久的将来，MEMS技术的应用领域会更加广泛。
第二篇：mems传感器的原理与应用MEMS传感器指的是采用MEMS技术生产的传感器，常用于测量物理量。
其原理是利用微型机械系统制造技术制造出来的结构，实现了对物理量的转换。
由于采用这种技术制造，MEMS传感器可以实现微型化和集成化，同时具有准确、灵敏度高、响应速度快、功率消耗低等优点。
MEMS传感器的应用非常广泛。
它们可以用于测量加速度、压力、温度、重力、光强度等物理量，并将数据变换成电信号输出。
MEMS传感器已经被广泛应用于航空航天、汽车制造、制造业、医疗设备、安全和控制等领域。
例如，在汽车行业中，MEMS传感器可以测量车速、制动压力、空气温度等数据，并控制车辆的稳定性；在医疗设备方面，MEMS传感器能够测量体温、心率、呼吸频率等生命体征信号，帮助医生确定病情。
MEMS技术
MEMS技术
三、MEMS微传感器的研究现状与发展方向
MEMS未来的发展趋势为微细化、集成化、多元化与产业化四方面。
1．微机械压力传感器
分类：压阻式和电容式两类。 结构：圆形、方形、矩形、E形等多种结构。
发展方向:
1）智能化
2）低量程
3）拓宽温度范围
4）开发谐振式微机械压力传感器
2．微加速度传感器
分类：压阻式、电容式、力平衡式和谐振式。
第二轮商业化出现在20世纪90年代，主要围绕着PC和信息技术的 兴起。
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 相关机器而成为光纤通信的补充。
目前MEMS产业呈现的新趋势是产品应用的扩展，其开始向工业、 医疗、测试仪器等新领域扩张。推动第四轮商业化的其他应用包括一 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。
图4-14 微气敏传感器
MEMS技术
6．微机械温度传感器
微机械传感器与传统的传感器相比，具有体积小、重量轻的特 点，其固有热容量仅为10-8～10-15J/K，使其在温度测量方面具 有传统温度传感器不可比拟的优势。
物联网
MEMS技术
图4-13 质量流量传感器
MEMS技术
5．微气敏传感器
气敏传感器的工作原理是声表面波器件的波速和频率会随外界环 境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表 面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气 体相互作用（化学作用、生物作用或物理吸附），使得气敏薄膜的 膜层质量和导电率发生变化，引起 压电晶体的声表面波频发生 漂移；气体浓度不同，膜层 质量和导电率变化程度亦 不同，即引起声表面 波频率的变化也不 同。通过测量声表 面波频率的变化就 可以准确地反映气 体浓度的变化。
对mems的认识
对mems的认识
MEMS（微电子机械系统）是指微观尺度上的机械、电子、光学、磁
学等多学科技术的集成体系。
MEMS技术的主要特点是具有尺寸小、
重量轻、功耗低、响应速度快、集成性强的优点。
目前，MEMS技术
已经得到广泛应用，包括加速度计、姿态传感器、压力传感器、物理
传感器、生物传感器等领域。
MEMS技术在传感器领域具有广泛的应用，作为一种非常重要的无源
传感器，其应用领域十分广泛。
MEMS传感器适用于各种环境，其应
用领域包括汽车电子、医疗电子、工业控制和无线通讯等领域。
与传
统的机械传感器相比，MEMS传感器不仅能够提供更高的灵敏度，还
可以在体积小、功耗低的情况下提供可靠的数据。
MEMS技术不仅仅适用于传感器领域，在微型化系统方面也有广泛的
应用。
MEMS设备可以用来制作微型电机、马达、音响、光学元件等，可以广泛应用于通信、消费电子、医疗、环境保护和能源等领域。
此外，MEMS技术还可以用于微型机器人和仿生学方面的研究。
MEMS技术的发展还面临着许多挑战。
例如，MEMS制造过程中需要使用非常高的技术，如深刻的蚀刻和微影技术，这些技术需要非常高
的制造工艺。
此外，MEMS制造中的质量控制也是一个重要的挑战。
MEMS制造过程中的质量控制需要非常高的精度和工艺，并且需要实现高效率的生产。
总之，MEMS技术是一项十分重要的技术，具有极高的潜力。
在未来的发展中，随着技术的不断进步和应用领域的不断扩大，MEMS技术的应用将更加广泛。
随着MEMS技术的发展，我们将看到更多更强大的MEMS设备的出现。
MEMS技术及其应用(整理版)
机械类
微传感器
磁学类 化学类
力学 力矩 速度
加速度
位置
流量 角速度(陀螺)
气体成分
湿度
生物类 PH值 .
离子浓度
26
微执行器 马达 齿轮 开关 扬声器
微结构器件 薄膜 探针 弹簧 微梁
微腔 沟道 锥体 微轴
微光学器件 微镜阵列
微光扫描器
微斩光器 光编码器 微光阀
微干涉仪 微光开关 微透镜
.
27
MEMS制造工艺
技术基础：设计、工艺加工(高深宽比多层微结构)、微装配工艺、 微系统的测量等。
应用研究：如何应用这些MEMS系统也是一门非常重要的学问。人 们不仅要开发各种制造MEMS的技术，更重要的是如何将MEMS器件 用于实际系统，并从中受益。
.
25
MEMS器件根据其特性分成微传感器、微执行 器、微结构器件、微机械光学器件等。
.
18
OMOM智能胶囊消化道内窥镜系统（简称“胶囊内镜”）
金山科技集团研制的胶囊内镜
“胶囊内镜”是集图像处理、信息通讯、光电工程、 生物医学等多学科技术为一体的典型的微机电系统 （MEMS）高科技产品，由智能胶囊、图像记录仪、 手持无线监视仪、影像分析处理软件等组成。
图象记录仪
工作时间：8小时左右
.
13
国外MEMS 技术在引信中的应用
MEMS 技术在精确打击弹药引信中的应用
美国FMU2159/ B 硬目标侵彻灵巧引信及加速度计
.
14
MEMS 技术在灵巧弹药引信中的应用
采用MEMS 技术的弹道修正引信
装有弹道修正引信的MK64 制导炮弹
.
15
MEMS 技术在轻武器面杀伤弹药引信中的应用
微机电MEMS技术
微机电MEMS技术随着科技的不断发展，微机电系统（MEMS）技术已经成为了现代科技领域中的一个热点话题。
MEMS技术是一种集成化的技术，它将微型机械结构、电子元件和集成电路等技术融合在一起，形成了一种新型的微型系统。
这种系统的特点是小型化、高集成度、低功耗和低成本等，因此在各个领域都有着广泛的应用。
MEMS技术的发展历程MEMS技术的发展可以追溯到上世纪60年代初期，当时美国贝尔实验室的研究人员发现，可以将晶体管等微型电子元件集成在一起，形成一种新型的微型系统。
这种系统可以实现自动化控制，从而解决了传统机械系统中存在的一些问题。
自此，MEMS技术开始逐渐发展壮大，不断被应用于各个领域。
在20世纪80年代，MEMS技术进一步得到了发展。
当时，研究人员发现，可以将微型机械结构与电子元件融合在一起，形成一种新型的微型系统，称之为微机电系统（MEMS）。
这种系统可以实现微型机械结构的自动化控制，从而实现各种功能。
MEMS技术的发展在20世纪90年代得到了进一步加强，得到了广泛的应用。
MEMS技术的应用领域MEMS技术在各个领域都有着广泛的应用。
其中，最为典型的应用领域是传感器和执行器。
传感器是一种能够将物理量转化为电信号的设备，而执行器则是一种能够将电信号转化为物理量的设备。
这两种设备都是微机电系统的核心组成部分，它们可以实现各种自动化控制功能。
MEMS技术在医疗领域也有着广泛的应用。
例如，可以利用MEMS 技术制造出微型探针，用于检测人体内部的病变情况。
此外，MEMS技术还可以制造出微型药物输送系统，将药物直接输送到患者的病变部位，从而实现更加精准的治疗。
MEMS技术在航空航天领域也有着广泛的应用。
例如，可以利用MEMS技术制造出微型惯性导航系统，用于飞行器的自动导航。
此外，MEMS技术还可以制造出微型加速度计和陀螺仪等设备，用于飞行器的姿态控制和定位。
MEMS技术在汽车领域也有着广泛的应用。
例如，可以利用MEMS 技术制造出微型气体传感器，用于检测汽车尾气的排放情况。
MENS
MEMSMEMS是由微加工技术制备，特征结构在微米尺度（1um~0.1mm范围）的，集成有微传感器、微致动器、微电子信号处理与控制电路等部件的微型系统。
其中微传感器获取外部信息，微电子信号处理与控制电路处理信息并作出决策，微致动器执行决策。
∙MEMS的特点o MEMS系统器和器件的尺寸十分微小，通常在微米量级，微小的尺寸不仅使得MEMS能够工作在一些常规机电系统无法介入的微小空间场合，而且意味着系统具有微小的质量和消耗，微小的尺寸通常还为MEMS器件带来更高的灵敏度和更好的动态特性。
80[%]以上的MEMS采用硅微工艺进行制作，使其具有大批量生产模式，制造成本因而得以大大降低。
在单一芯片内实现机电集成也是MEMS独有的特点。
单片集成系统能够避免杂合系统中有各种连接所带来的电路寄生效应，因此可达到更高的性能并更加可靠，单片集成有利于节约成本。
组件装配特别困难，目前许多MEMS都是设计成不需要装配或者具有自装配功能的系统。
MEMS构件的加工绝对误差小，使用的材料也较为单一，三维加工能力明显不足。
∙MEMS的应用前景o MEMS技术的发展已经开辟了一个全新的技术领域和产业，基于MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。
MEMS技术正发展成为一个巨大的产业，就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样，MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。
目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。
大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18[%]，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。
∙MEMS的发展史o MEMS所带来的第一轮商业化浪潮在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。
单片集成阵列式MEMS矢量水听器设计与仿真
单片集成阵列式MEMS矢量水听器设计与仿真单片集成阵列式MEMS矢量水听器是一种可以用于水下声学和声呐的高性能传感器。
它可以实现对水中声音的准确测量，具有经济、高效和精确的特点。
本文将介绍关于单片集成阵列式MEMS矢量水听器的设计与仿真。
1. 设计方案为满足复杂水下环境中的测量需求，本文采用一个多元MEMS晶圆，将多个听器单元集成在同一块硅芯片上，由此构成了一个矢量水听器阵列。
采用CMOS集成电路工艺制备晶圆，使用并行平板扩散法生长适宜的硼掺杂层，以形成单元电池。
为了尽可能降低系统的噪声，设计中采用了多种降噪技术，并将矢量水听器阵列和降噪电路集成在同一块芯片上。
此外，为了实现快速响应和灵敏的测量，采用了高速放大器和AGC电路。
为了减少系统的大小和成本，本文还采用了一种双层PCB设计，将集成电路和被动元件都集成在同一块芯片上，在贴片面实现器件的布局和联接。
这种双层PCB设计不仅降低了系统成本，而且可提高器件的可靠性。
2. 仿真分析在对单片集成阵列式MEMS矢量水听器进行仿真分析时，需要考虑多个因素。
其中包括信噪比、频率响应、灵敏度和带宽等因素。
理论分析和仿真结果表明，本文所设计的水听器具有优秀的性能，可以在复杂的水下环境中精确测量和分析水压、水流等声学参数。
3. 结论本文设计了一种单片集成阵列式MEMS矢量水听器，在设计中采用了多种降噪技术，高速放大器和AGC电路，采用双层PCB设计实现器件的布局和联接。
仿真分析表明，该水听器具有优秀的性能，可以在复杂的水下环境中精确测量和分析水压、水流等声学参数。
这种设计具有经济、高效和精确的特点，可以在水下声学和声呐领域得到广泛的应用。
单片集成阵列式MEMS矢量水听器是一种具有优秀性能的传感器，下面将从信噪比、频率响应、灵敏度和带宽等方面分析其相关数据。
1. 信噪比信噪比是评估水听器性能的一个重要指标。
它是信号强度与噪声强度之间的比值。
在采集声学信号时，噪声会影响系统的测量精度和鉴别能力。
mems原理和发展
mems原理和发展MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) 微电子机械系统是将微型制造技术应用于机械系统中的一种新颖的技术手段。
它是一种微型化、高灵敏度、高可靠性、低功耗的微型机电系统，被广泛应用于传感器、执行器、光机电、微机械加工等领域。
MEMS技术起源于20世纪60年代的半导体制造技术，以此衍生出MEMS技术。
MEMS技术是新兴的交叉学科，涉及材料科学、微系统制造、力学电子学、物理化学、生物医学工程等多学科。
MEMS是将微型制造技术及微加工技术，应用于机械系统中，它是一种集成制造技术，并且已经发展成为一种很成熟的技术。
虽然MEMS技术还有很大的发展空间，但现在已经广泛应用到了很多领域中。
MEMS技术以芯片或者硅基片为基础，通过微加工、图形化制造、冶金及压力等制造技术制造微型机械元件，与半导体制造技术有很大的相似之处。
因为它可以使用与半导体制造相同的设备及工艺。
发展趋势是MEMS微型化和智能化，MEMS产品在体积、性能、功耗等方面的不断改进和提高已经成为MEMS技术不断发展的动力。
其中，微型机械生产中对创新以及低成本生产的不断追求是发展趋势的核心。
目前MEMS技术的发展大致经历了三个阶段：第一阶段是20世纪70年代到80年代，主要集中在理论研究和基础技术研究等方面。
第二阶段是90年代，发展出了大量的微传感器、微执行器等应用产品，如压力传感、加速度传感、惯性导航、喷墨头等，这一阶段被称为应用阶段。
第三阶段是21世纪初期，以“智能”为主，主要是诸如微流体、薄膜、微剖析等纳米材料方面的先进研究。
MEMS技术的应用领域非常广泛，广泛分布在军用、医疗、环保、虚拟现实、娱乐等领域中。
MEMS在医疗行业中的应用，能够帮助医生直接感受心脏、肢体、眼内深度等参数；在环保行业中，微型传感器可以应用于大气污染检测、水质检测等领域；在军事领域中，安装MEMS传感器的炮弹可以精确打击目标、防御导弹；在虚拟现实领域中，MEMS技术可以实现VR眼镜的运动跟踪和空间定位等；在娱乐领域中，则多应用于感应式游戏控制器、动作感应器等等。
微机电系统(MEMS)
何谓微机电系统(MEMS)为了说明什么是微机电系统MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)，首先来解释一下什么是机电系统。
20多年以前，汽车还是一个单纯的机械系统，后来随着电子技术的发展，汽车的很多零部件(例如电子点火器、燃油电子喷射装置、电控自动变速箱等)都依靠电子系统进行控制，因此现在的汽车实际上就是一个大的机械电子系统。
而微机电系统则是指微小的机械电子系统，例如比一粒花生米还要小的飞机或汽车，是由很多只有几百微米大小的零件组成的，而这些零件是用微电子等微细加工技术制备出来的，既包含机械部件又包含电子部件，因此我们称这类微小的机械电子系统为微机电系统。
微机械电子系统是微电子技术的拓宽和延伸，它是将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，并将微电子与机械融为一体的系统。
MEMS将电子系统和外部世界有机地联系起来，它不仅能感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，使之转换成电子系统可以识别的电信号，而且还能通过电子系统控制这些信号，进而发出指令，控制执行部件完成所需的操作。
MEMS主要包含微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分。
作为输入信号的自然界各种信息首先通过传感器转换成电信号，经过信号处理以后(模拟/数字)再通过微执行器对外部世界发生作用。
传感器可以把能量从一种形式转化为另一种形式，从而将现实世界的信号(如热、运动等信号)转化为系统可以处理的信号(如电信号)。
执行器根据信号处理电路发出的指令完成人们所需要的操作。
信号处理器则可以对信号进行转换、放大和计算等处理。
美国AnalogDevice公司已经研制出很多种将集成电路与MEMS集成在一起的集成微加速度计、微陀螺等产品。
MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等。
MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。
MEMS的主要工艺类型与流程
MEMS的主要工艺类型与流程MEMS（微机电系统）是一种将微型机械结构与微电子技术相结合的技术，具有广泛的应用前景，在传感器、加速度计、微流体器件等领域有重要的作用。
MEMS的制备过程包括几个主要的工艺类型和相应的流程，本文将详细介绍这些工艺类型和流程。
1.半导体工艺半导体工艺是MEMS制备中最常用的工艺类型之一、它借鉴了集成电路制造的技术，将MEMS结构与电路结构集成在一起。
半导体工艺的制备流程主要包括以下几个步骤：（1）硅片准备：选择高纯度的单晶硅片作为基底材料，通常使用化学机械抛光（CMP）等方式使其表面光滑。
（2）掩膜和光刻：使用光刻胶将掩膜图形转移到硅片表面，形成所需的结构图案。
（3）蚀刻：使用干法或湿法蚀刻技术去除光刻胶外部的硅片，仅保留需要的结构。
（4）沉积：在蚀刻后的硅片表面沉积不同材料，如金属、氧化物等，形成MEMS结构的各个层次。
（5）光刻：重复进行掩膜和光刻步骤，形成更多的结构图案。
（6）终结：最后，进行退火、切割等步骤，完成MEMS器件的制备。
2.软件工艺软件工艺是MEMS制备中的另一种主要工艺类型。
与半导体工艺不同，软件工艺使用聚合物材料作为主要基底材料，并采用热压、激光加工等方式形成MEMS结构。
软件工艺的制备流程主要包括以下几个步骤：（1）选择聚合物材料：根据应用需求选择合适的聚合物材料作为基底材料。
（2）模具制备：根据设计要求制作好所需的模具。
（3）热压：将聚合物材料放置在模具中，通过加热和压力使其形成所需的结构。
（4）取模：待聚合物冷却后，从模具中取出完成的MEMS结构。
3.LIGA工艺LIGA（德语为"Lithographie, Galvanoformung, Abformung"的首字母缩写）工艺是一种利用光刻、电沉积和模具制备的工艺方法，主要适用于高纵深结构的制备。
LIGA工艺的制备流程主要包括以下几个步骤：（1）光刻：使用光刻胶将掩膜图形转移到聚合物或金属表面，形成结构图案。
MEMS综述
MEMS综述一、EMES基本概念微机电系统一词源于美国，日本称为微机械，欧洲称为微系统是指利用微电子精细加工手段制造微米量级内的设计和制造技术。
它是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。
二、发展历史MEMS这一名词是由美国国家科学基金会于1989年正式提出的，从技术上看，它的产生和发展经历了以下3个主要时期:1、发展初期20世纪50年代，MEMS随着集成电路制造技术的发展而出现。
20世纪60年代的主要研究内容是硅微型传感器和各向异性蚀刻技术。
但是，这个时期的器件由于不够完善而没有商品化。
2、快速发展期20世纪70年代，汽车用传感器和医用压力传感器开始成为MEMS的研究重点，并促进了相应微加工技术的完善。
20世纪80年代，世界各国相继开始MEMS 领域的研究，制造技术不断完善，应用领域快速拓展。
80年代后期，包括微加工、结构设计、微动力学、材料学、控制理论、测量等多个领域在内的MEMS研究全面展开。
3、高速发展期20世纪90年代MEMS在国防生物医学、汽车、通信、航空航天等领域的应用全面开始，并有大量MEMS产品推向市场。
21世纪，MEMS逐步从实验室走向实用化。
MEMS的研究领域将进一步扩展，逐渐形成纳米器件、生物医学、光学、能源、海量存储、信息等新的应用方向，并从单一的MEMS器件和功能向着系统功能集成的方向发展。
三、研究内容1、理论研究主要研究微尺寸效应、微磨擦、微结构的机械效应。
微机械、微传感器、微执行器等的设计原理和控制方法。
2、工艺研究主要研究微材料性能、微加工工艺技术、微器件的集成和装配以及微丈量技术等。
世界上制作MEMS器件的工艺技术主要有三种：第一种是以美国为代表的利用化学离蚀或IC工艺，对硅材料进行加工，形成硅基MEMS器件。
目前，国内主要利用这种方法制备MEMS器件，该方法与IC工艺兼容，可实现微机械和微电子的系统集成，适合批量生产，成为制备MEMS器件的主要技术；第二种是以德国为代表的LIGA技术，它利用X射线光刻技术，通过电铸成型和铸塑工艺形成深层微结构方法，制作MEMS器件。
芯片级MEMS技术在惯性导航中的应用研究
芯片级MEMS技术在惯性导航中的应用研究惯性导航是指利用物体本身的惯性来感知运动状态和方向的一种导航方式，它适用于GPS不良或者不可用的环境下。
而MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）芯片级微机电系统技术已经在惯性导航中得到广泛应用，其小巧、精度高、功耗低等优势使得它成为了新一代惯性导航的重要组成部分。
一、MEMS技术及其芯片级应用MEMS技术是一种将微机电系统集成在单片半导体芯片上的技术，具有体积小、重量轻、功耗低、成本低等优点。
目前，MEMS技术已应用于众多领域，如卫星通信、汽车安全控制、医疗器械等。
其中，MEMS芯片级应用在惯性导航中具有重要作用。
二、MEMS技术在惯性导航中的应用MEMS技术在惯性导航中的应用主要有三个方面：陀螺仪、加速度计和磁力计。
1. 陀螺仪陀螺仪是一种用于测量转动角速度或角位移的设备，通过测量角速度实现对姿态角的计算。
传统的陀螺仪体积大、重量重、功耗大且价格昂贵，而MEMS陀螺仪则由于其小巧、精度高等优点，在惯性导航领域中得到了广泛应用。
MEMS陀螺仪的主要制作工艺是利用光刻技术制作出微机电系统的光刻型陀螺仪结构，通过微加工制作出全部光学元件，使得陀螺仪具有小体积、低功耗、高精度的特点。
2. 加速度计传统的加速度计主要是基于质量弹簧体系的弹簧式加速度计，其体积较大，价格昂贵，而MEMS加速度计使用机电耦合原理设计而成，其体积小、精度高、低功耗等特点，使其在惯性导航领域中得到了广泛应用。
MEMS加速度计通过测量物体的加速度，从而精确地计算物体的速度和位置。
3. 磁力计磁力计主要用于测量磁场的强度和方向，由于MEMS磁力计具有精度高、体积小和价格低的优势，成为一种非常具有发展前景的技术。
在惯性导航领域中，磁力计主要用于记录飞行器的方向，结合陀螺仪和加速度计数据进行姿态解算。
三、MEMS技术在惯性导航中的应用案例1. 航空导航MEMS技术在航空导航中具有重要作用，主要应用于小型飞机和无人机。
单片集成阵列式MEMS矢量水听器设计与仿真
单片集成阵列式MEMS矢量水听器设计与仿真薛南;张国军;申辉;王万军;陈桂英;许娇【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2014(036)004【摘要】针对当前对MEMS矢量水听器高可靠性、宽频带的迫切要求,设计了2×2单片集成阵列式MEMS矢量水听器.矢量水听器单片集成阵列化可以提高水听器一致性,大幅度降低水听器的制造成本.在理论分析的基础上,通过Ansys软件完成对阵列微敏感结构机械特性和频率特性的仿真,确定压阻惠斯通电桥的布置及连接方式.对于水听器的研究和应用有重要意义.【总页数】4页(P78-81)【作者】薛南;张国军;申辉;王万军;陈桂英;许娇【作者单位】中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP565.1【相关文献】1.阵列式MEMS矢量水听器的信息采集系统设计 [J], 申辉;张国军;郭靖;张文栋2.单片集成四元阵列式MEMS矢量水听器的研究 [J], 简泽明;陈尚;张国军;刘梦然;许娇;张文栋3.硅基MEMS振速型矢量水听器设计 [J], 刘云飞;周瑜;朱晓枭;涂其捷;张学聪;冯杰4.MEMS矢量水听器海洋环境适应性研究 [J], 张文栋;张国军;王盼盼;梁晓琦;纪松祥5.MEMS矢量水听器声压通道封装技术研究 [J], 丁俊文;周瑜;李晓雷;滕超;刘云飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用MEMS技术制作MMIC的三维电容电感和滤波器
利用MEMS技术制作MMIC的三维电容电感和滤波器利用MEMS技术制作MMIC的三维电容电感和滤波器类别：单片机/DSP随着信息时代的发展，对于无线通信设备中的一些外接的分立元件的微型化、低功耗及可携带性提出了更高的要求。
现在通常采用单片微波集成电路（MMIC）技术来制作微波电路器件。
传统的MMIC技术制作电路的特点是：用半绝缘材料（GaAs）作绝缘衬底；将衬底的背面金属化，且作为地。
但是MMIC 技术也存在其不可避免的缺点：由于GaAs的成本较高，使得采用MMIC技术制作的微波器件的成本也比较高；当频率大于12GHz后，器件必须用通孔才能做到与地充分接触，而且毫米波通过通孔使电路性能变差；还有采用MMIC技术制作的无源器件的面积占到了整个器件的绝大部分；最后采用MMIC技术制作的无源器件的Q值也比较低。
为了克服MMIC技术的缺点，人们开始对微电子机械系统（MEMS）技术的研究产生了极大的兴趣，MEMS是一项有广泛应用前景的新兴应用基础技术。
利用MEMS技术可以使无线通信设备中的外接分立元件达到微型化，低功耗及可携带性的要求。
MEMS采用深刻蚀技术，实现宏观机械上的三维结构，使以前的无源器件的小型化成为可能，同时将版图面积大幅度下降，另外更加容易集成；牺牲层技术MEMS的一项十分重要的技术，它是制作可动、可调器件的关键；MEMS的器件主要是以Si作为加工材料，这就使它相对传统的利用MMIC技术制作的器件的成本大幅度下降，而且由于有微电子技术的支持，使得MEMS的集成化成为可能。
MEMS的这些特点也就决定了它向微小型化、多样性和微电子技术方向不断发展。
根据MEMS和MMIC技术特点，希望能够制成一种结合两种技术优点的器件或电路。
由于微波器件和电路对频率的要求比较高，故在其使用之前必须进行频率的匹配工作，而且器件和电路的个体差异较大，所以匹配工作比较烦琐且无统一的规律可循。
传统的滤波器版图面积比较大，而且频率较低，故准备设计并制作一个利用MEMS技术制作的滤波器，采用三维电容和高Q值电感器件，从而可以比较精确和方便的调整电路的固有频率，并且比较有效的缩小版图面积，体现其高集成的特性。
芯片MEMS工艺技术
芯片MEMS工艺技术MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是一种集成微小尺寸电子、机械和光学元件于芯片上的技术。
它的发展使得许多智能装备和传感器得以实现，并在无人驾驶汽车、无人机、智能手机等领域得到广泛应用。
MEMS工艺技术是将MEMS器件集成在芯片上的关键步骤，下面我们将详细介绍。
首先，MEMS工艺技术的第一步是芯片设计。
设计师需要将器件的功能需求转化为电路布图，并确定器件所需的最小尺寸和材料。
接下来，设计师需要使用专业的软件将电路图转化为布局，并进行模拟仿真以验证设计的正确性。
设计师还需要根据工艺要求对芯片进行划分，确定衬底和晶圆大小。
接下来，制作芯片的第一步是对晶圆进行清洁和涂层。
晶圆通常由硅材料制成，需要进行较严格的清洗以去除杂质和污染物。
然后，涂层技术将一层薄膜覆盖在晶圆表面上，以保护晶圆并提供后续工艺步骤所需的表面特性。
接下来，通过光刻技术在晶圆上制作图形。
光刻技术使用光敏胶和掩模板将光投射到晶圆上，并在光敏胶上形成图案。
然后，通过化学处理将曝光的区域与未曝光的区域区分开来，以形成所需的图形结构。
此过程的重点是对曝光和化学处理过程的控制，以确保图案的尺寸和位置的准确性。
随后，根据需要进行沉积和腐蚀步骤，以改变晶圆上的材料层。
沉积技术可以在晶圆上添加新的材料层，例如金属、聚合物或氧化物。
腐蚀技术则是通过化学反应将晶圆上的一部分材料去除，形成所需的结构。
这些步骤通常需要多次重复，以逐渐构建复杂的器件结构。
最后，进行测试和封装。
在MEMS制造过程的最后阶段，芯片需要进行严格的电学和机械测试来验证其性能。
测试包括电气性能、结构的运动范围和灵敏度等方面。
通过测试后，芯片需要进行封装，以保护芯片上的器件，并为其提供电连接。
封装也可以提供机械支撑和环境保护。
总结而言，MEMS工艺技术是一项复杂的制造过程，需要准确的设计和精确的控制。
它的发展为各种智能装备和传感器的实现提供了可能，推动了现代科技的发展。
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集成电路专业学年论文论文题目：单片集成mems技术学院：电子工程学院年级：2008级专业：集成电路设计与集成系统姓名：殷晓雪学号：20083399指导教师：窦雁巍2011年7月8日摘要微机电系统(MEMS)是在微电子技术的基础上兴起的一个多学科交叉的前沿领域,集约了当今科学技术发展的许多尖端成果,在汽车电子、航空航天、信息通讯、生物医学、自动控制、国防军工等领域应用前景广阔。
该文介绍了微机电系统发展的背景与基础理论研究,介绍了单片集成MEMS技术相对传统混合(hybrid)方法的优势;分析了单片集成MEMS技术实现的难点,给出了目前与CMOS工艺兼容的多种单片集成MEMS的技术特点、工艺流程；详细阐述了目前各种post-CMOS技术。
同时,提出一种与标准IC 工艺兼容的MEMS单片集成新方法——后微机械技术，研究了与之相关的关犍技术，PECVD淀积SiC保护电路技术及多孔硅牲层技术。
最后，给出单片集成MEMS技术未来的发展趋势。
关键词微机电系统；单片集成；CMOS兼容；微机械加工；多孔硅AbstractMicro electromechanical system (MEMS) , developed on the basis of micro electronics, is a scientific research frontier of multi disciplines and assimilates the most advanced achievements in current research and development. MEMS extends into various fields with wide application prospects, such as auto motive electronics, aeronautics and astronautics, information communication, biomedicine, auto control and defense industry, etal. This paper introduces the back ground of MEMS development and it s basic theory research. The advantages of monolithic integrated MEMS technology over traditional hybrid method are introduced, and the difficulties of implementing monolithic integrated MEMS are analyzed. The characteristics and process of many CMOS-compatible monolithic integrated MEMS technologies are presented, especially, the current post CMOS technologies are detailed. At the same time, proposed a standard IC process compatible MEMS monolithic integration of new methods after the micro-mechanical technology to study the relationship bullock related technology, PECVD deposition of SiC porous silicon technology and circuit protection layer technology offerings, and had porous silicon sacrificial layer technology, experimental study, and achieved satisfactory result.At last a forecast is given for their future trends.Key wordsMEMS( micro electro mechanical system); monolithic integration; CMOS compatible; Micro Mechanical Machining; Porous silicon目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (1)第一章微机电系统基础理论研究 (2)第二章单片集成MEMS技术的优势和面临的挑战 (3)第三章单片集成MEMS的主要技术现状 (5)3.1 淀积新的结构材料作MEMS结构的集成技术 (5)3.1.1 多晶硅作为结构层的集成表面微细加工技术 (5)3.1.2 以其他材料作结构层集成表面微细加工技术 (5)3.2 以原CMOS结构层作MEMS结构的集成技术 (6)3.2.1 牺牲铝的未加工技术 (6)3.2.2 单晶体硅活化蚀刻和金属化法 (6)3.2.3 大纵横比的CMOS-MEMS工艺 (7)3.2.4 体加工CMOS-MEMS工艺 (7)第四章最新MEMS单片集成方法的研究 (9)4.1 开放式MEMS制造方式 (9)4.2 基于微机械的多孔硅技术 (9)第五章发展趋势 (11)结论 (12)参考文献 (13)前言近几十年来,微机械技术和微电子技术相融合形成一个新兴的技术领域微机电系统(MEMS)。
MEMS借助体系小,质量轻,能耗低,集成度高和智能化等技术优势, 目前已应用和可预见的应用领域包括汽车电子、航空航天、信息通讯、生物医学、自动控制、国防军工等,并集约了当今科学技术的许多最新成果。
MEMS技术源于20世纪80年代中后期的美国和日本,已有20余年的发展历程。
在过去的20年中,CMOS技术已成为集成电路主要制造工艺,制造成本下降的同时,成品率和产量也得到很大提高,COMS工艺将继续以增加集成度和减小特制尺寸向前发展。
当今,CMOS集成工艺不仅被利用在集成电路设计上,而且,也被利用在很多微传感器和微执行器上,这样可以把微传感器与集成电路集成在一起,构成功能强大的智能传感器。
随着微传感应用范围的不断扩大,对传感器的要求也越来越高,对未来微传感器的主要要求是:微型化和集成化;低功耗和低成本;高精度和长寿命，多功能和智能化。
硅微机械和集成电路的一体化集成,可以满足上述要求。
但是目前，半导体微传感器研究中亟待解决以下几个方面问题：传感器测量范围的拓宽；传感器性能的提高，一是完善传感器的结构和制作工艺，二是研究新机理、采用新材料、制作新结构；实现MEMS器件的单片集成，目前,集成传感器的产品多数采用混合集成,单片集成的比例很小。
而实现单片集成是实现传感器智能化的关键,特别是单片集成MEMS传感器技术也是当今片上系统芯片能否实现的关键技术之一。
可见,对各种单片集成MEMS技术难点进行分析以及给出目前已有的各种单片集成MEMS技术是非常必要的，研究新的与标准IC工艺兼容的MEMS单片集成方法也是非常有意义的。
第一章微机电系统基础理论研究微机电系统是由电子和机械组成的集成化器件或系统，采用与集成电路兼容的大批量处理工艺制造，尺寸在微米到毫米之间。
尤其是计算、传感与执行融合为一体，从而改变了感知和控制自然界的方式。
MEMS不同于传统机电系统,自身还有宏观物理学难以解释和预测的特定规律,诸如微构件力学性能、微摩擦机理、微流体力学、微传热学等基础理论研究仍然需要深入探索和关注。
对于某些微纳尺寸构件或系统,其微尺度效应与宏观现象差异很大,甚至发生质的变化,诸如力的尺寸效应、微结构表面效应、微观摩擦机理、热传导、误差效应和微构件力学性能等。
在微观领域,与物体特征尺寸成高次方的惯性力、电磁力作用会随着特征尺寸的减小而快速下降,与特征尺寸成低次方的黏性力、弹性力、静电力、范德华力等减小的速度会慢的多,比高次方的力相对增大;在许多情况下,重力和惯性力可忽略,表面力和静电引力成为对系统性能起主导影响作用的因素。
微构件相对运动时,表面摩擦力、润滑膜粘滞力表现突出;微观摩擦将取决于构件表面间的分子作用力,而不再是载荷压力,牛顿摩擦定律在此已不适用。
在微流体力学中,微管道中液体的输送机理和外在表现与Navier Stokes流体方程出现偏离,需要基于微流体动态测试平台进行修正。
在微尺度传热学中,微槽、微孔、微管等微器件内部的传质传热特性亦与宏观传热有很大差异[1]。
目前,MEMS基础理论研究已取得一些研究进展,并开发出一些测试仪器或系统对微尺度理论体系进行完善,但尚不系统化,有待于进一步对微结构学、微动力学、微流体力学、微摩擦学、微热力学、微电子学、微光学、微生物学等进行研究。
第二章单片集成MEMS技术的优势和面临的挑战实现MEMS和CMOS共同工作是分别制造MEMS传感器和CMOS集成电路,然后,从各自的晶片切开,固定在一个共同的衬底上,并且,连线键合,这样就实现两者的集成,这就是所谓的混合(hybrid)方法。
这种方法不会产生MEMS制造过程对CMOS电路的污染,同时,两者生产过程互不干扰。
但是,由于信号经过键合点和引线,导致在高频应用时,信号传输质量下降,并且,开发两套生产线增加了产品的成本。
为了解决一些性能问题,并降低制造成本,提出把MEMS部分做在和CMOS电路同一块衬底上,也就是产生了与CMOS工艺兼容单片集成MEMS技术或叫CMOS-MEMS技术。
这种方法相对混合方法总的来说有如下优势:第一,性能能得到很大的提高,因为寄生电容和串扰现象可以显著减小;第二,混合方法需要复杂的封装技术以减小传感器接口的影响,而单片集成方法需要的封装技术相对简单,所以,降低传感器成本;第三,单片集成传感器技术也是阵列传感器的需要,是克服阵列传感器与外围译码电路互连瓶颈的一种有效方法;第四,开发单片集成MEMS产品比开发混合MEMS产品所需的时间短,而且,开发成本低。
单片集成MEMS技术根据MEMS器件部分与CMOS电路部分加工顺序不同可以分为前CMOS(pre-CMOS)、混合CMOS(intermediate-CMOS)及后CMOS(post-CMOS)集成方法。
post-CMOS方法是在加工完CMOS电路的硅片上,通过一些附加MEMS微细加工技术以实现单片集成MEMS系统,目前,单片集成MEMS技术主要以这种方法为主[2]。
post-CMOS方法主要问题是MEMS加工工艺温度会对前面的CMOS电路性能产生影响,更为严重的是后面高温MEMS加工工艺温度与前面CMOS工艺金属化不兼容。