MEMS文献综述报告

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MEMS加速度传感器的研究报告

MEMS加速度传感器的研究报告

MEMS加速度传感器的研究摘要:微传感器因其尺寸微小,测量准确度和灵敏度高而广泛应用于工程、医学、生物等各个领域。

本次报告中,我们将对MEMS技术在惯性传感器件应用——加速度传感器作为讨论学习的主要内容。

本报告选取电容式加速度传感器为例,分别从原理、工艺、检测电路、应用等几个方面展开说明,涉及MEMS电容式加速度传感器的各个方面,较为全面。

很多都是自己的理解,因此也易于接受。

关键词:MEMS 加速度传感器检测电路0 引言随着微机械系统和微加工技术的发展,微型传感器也随之迅速发展。

惯性系统已广泛用于航天、航空、航海和许多民用领域,成为目前各种航行体上应用的一种主要导航设备,能够提供比较精确的姿态与多种导航信息。

我们利用惯性敏感元件和初始位置就可以确定载体的动态位置、姿态和速度。

而加速度计作为惯性系统的一个核心敏感器件,虽然较陀螺仪发明较晚,但是发展速度很快。

各个较大的半导体公司如MOTOROLA和Analog Devices Inc. 等都在MEMS加速度计的研发生产中取得了很大的成就。

因此,此次对于MEMS加速度传感器的研究对于了解专业发展前沿和激发自己的学习兴趣都有很大的帮助。

根据原理不同,MEMS加速度传感器可以分为压阻式、压电式、电容式、谐振式和隧穿式等几大类,为了突出重点,对MENS传感器的原理、工艺及应用有个全面的了解,我们在此选择了其中的一种——电容式加速度传感器做深入研究。

1 电容式加速度传感器的原理1.1 基本原理电容式传感器是电容值随环境参数变化而发生改变的传感器。

根据平板电容器的表达式C=εS/d可知,S和d的变化都会导致电容的变化,因此电容式加速度计的测量原理又可分为变面积式和变间距式,由于变间距式在制造工艺上的优越性,因此当今大部分电容式加速度计都是采用变间距来改变电容进而来测量加速度。

电容式加速度传感器的结构示意如图1所示。

微电容式加速度传感器的工作原理是:当传感器的质量块受到加速度作用的时候,会产生惯性力,这个惯性力会使梁发生变形。

微机电系统文献综述

微机电系统文献综述

基于Galerkin法分析微梁的动态响应一、课题研究背景1.MEMS的概念MEMS是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System)的英文缩写,是指将微结构的传感技术、致动技术和微电子控制技术集成于一体,形成同时具有“传感-计算(控制)-执行”功能的智能微型装置或微型系统[1]。

随着技术的兴起和发展,MEMS已成为继微电子技术之后在微尺度研究领域中的又一次革命。

MEMS通过力、电、磁等能量的转换来实现自身的特有功能,涉及多种物理场的互相耦合,因此它是一个多能量域耦合作用的极其复杂的系统。

2.MEMS的特点一般地说MEMS具有以下几个非约束性的特征:(1)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。

尺寸在毫米到微米范围之内,区别于一般宏(Macro),即传统的、大于1cm 尺度的“机械”,并非进入物理上的微观层次。

(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。

基于(但不限于)硅微加工技术制造。

(3)批量生产大大降低了MEMS 产品成本。

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,批量生产使性能价格比比之传统“机械”制造技术大幅度地提高。

(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、微执行器阵列,甚至把多种功能器件集成在一起,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。

3.MEMS的研究领域作为一门交叉学科,MEMS的研究和开发更是为了在微观领域探索新原理、开发新功能、制造新器件。

由于MEMS具有体系小、重量轻、能耗低、集成度高和智能化程度高等一系列优点,MEMS的研究领域不仅与微电子学密切相关,而且还广泛涉及到机械、材料、光学、流体、化学、热学、声学、磁学、自动控制、仿真学等学科,技术影响遍及包括各种传感器件、医疗、生物芯片、通信、机器人、能源、武器、航空航天等领域[2-5],所以MEMS技术是一门多学科的综合技术。

MEMS传感器行业分析报告

MEMS传感器行业分析报告

MEMS传感器行业分析报告
摘要:
本报告对MEMS传感器行业进行了全面分析,主要包括行业概述、市
场规模与趋势、应用领域、竞争格局以及发展前景等方面。

通过对现有数
据的整理与分析,报告得出了以下结论:MEMS传感器行业具有广阔的市
场前景,但也面临挑战,需要通过技术创新和产业协同来突破。

1.行业概述
MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)全称为微机电系统,是
一种集成电子、机械、微机电以及光学等多种技术的集合体。

MEMS传感
器是MEMS技术的应用之一,主要用于感知环境中的各种物理量,并将其
转化为电信号。

2.市场规模与趋势
3.应用领域
MEMS传感器在各个领域都有广泛的应用。

其中,在智能手机领域,MEMS传感器主要用于加速度计、陀螺仪和磁力计等功能;在汽车领域,MEMS传感器用于气囊安全、车载导航系统以及座椅姿态控制等;而在医
疗领域,MEMS传感器被广泛应用于心率监测、血糖监测以及呼吸监测等。

4.竞争格局
5.发展前景
为了促进MEMS传感器行业的健康发展,相关政府部门和企业应该加
强合作,加大对研发和创新的支持力度;同时,注重人才培养与引进,提
高行业整体水平。

此外,注重产品质量和标准化也是行业发展的重要方向。

结论
本报告对MEMS传感器行业进行全面概述与分析,指出MEMS传感器行业具有巨大的市场前景和发展空间。

然而,该行业也面临一系列的挑战,包括技术创新、标准化以及成本控制等。

只有通过不断的努力和创新,行业才能实现可持续发展,并在物联网等领域发挥更大的作用。

微谐振器——文献综述

微谐振器——文献综述

微谐振器——文献综述毕业设计(论文)文献综述毕业设计(论文)题目微谐振器的动态特性分析文献综述题目带有低噪音低功耗放大器的单片CMOS-MEMS三轴加速器学院专业姓名班级学号指导教师微谐振器的动态特性分析和研究一.前言:随着信息技术的高速发展,人类的生产生活得到了极大地改善。

微电子技术和传感技术的发展是信息技术的发展历程中两个十分重要的组成部分,有着十分关键的作用。

信息的采集对信息系统至关重要,而传感器作为信息采集的主要器件,其性能情况直接决定着信息系统能否正常工作,因此传感器系统是整个系统的核心组成部分。

在已知的自然界中存在着各式各样的信号,如速度、加速度、振动、声音、压力、重力、摩擦力等,这些信号都是非电学信号,在现有的科技条件下,是没办法直接进行处理控制的,因此在处理这些自然信号时,通常都是先将自然信号通过相对应的传感器,使之转化为可受控制的电学信号,然后再通过相应的电路系统进行识别,进而处理和控制这些自然信号。

传感器自诞生以来就对人类的科技进歩发挥着重大的影响,传统的传感器由于制作工艺的不成熟,使得其体积大、成本高、精度低,经过技术不断的提高和改进,现在的新型传感器已经向着微型化、低成本、高精度的方向发展,其中MEMS传感器是典型的新型传感器系统。

在传统的传感器系统中,传感器、执行器、信号处理电路、控制电路是分散开来的,但是MEMS传感器使用了最先进的微机械加工技术,将它们集成在了一起,因此获得了具有很高分辨率和很微型体积的新型传感器。

MEMS传感器的这些特点,使得它在于电路系统的集成过程中十分便利,因而在很大程度上扩展了传感器技术的应用深度和应用领域。

MEMS传感器与传统传感器相比具有可靠性高、稳定性强、体积小、成本低、重量轻和智能化等优势[5]。

MEMS( micro electromechanical system) 是指采用微机械加工技术可以批量制作的、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或微型系统[1]。

针对集成电路设计的各种技术,进行文献调研,写出综述报告

针对集成电路设计的各种技术,进行文献调研,写出综述报告

针对集成电路设计的各种技术,进行文献调研,写出综述报告第一章研究的背景与意义全球IC的快速发展,对IC的研究也越来越多,跨国公司直接投资进入对东道国市场结构效应的影响成为国际投资研究的重要前沿领域之一。

外商直接投资对东道国市场结构的影响在很大程度上取决于外资进入方式的选择。

不同的进入方式对东道国市场结构的影响是不同的,跨国公司与东道国本土企业之间的利益分配也是不同的。

跨国公司纷纷进入中国集成电路产业,投资建厂,充分利用本地资源优势,本土企业与跨国公司并存的情况下,本土企业面临着发展的机遇和挑战。

新世纪IC产业的变迁为中国IC产业的崛起带来了机遇,如果我们能抓住这一有利时机,中国不仅能成为IC产业的新兴地区,更能成为世界IC强国。

在世界IC产业风云骤变之际,相对薄弱的中国IC产业蕴含着潜龙腾空的契机。

第二章集成电路产业的国际比较美国于19xx年由国防部高级研究计划局(DARPA)开始了MOSIS 计划。

该计划除了提供多项目晶片(MPW)服务外还订出了一套与厂家无关的设计规则和元件库,符合MOSIS规则的设计将可以在所有支持MOSIS规则的厂家进行生产。

美国国家安全局(MOSA)和国家科学基金会(NSF)从1985年开始介入该计划。

支持该计划的厂商有IBM、AMI、安捷伦、惠普、TSMC、SUPERTEX、PEREGRINE等,已经可以支持0.13微米的设计和制造。

由于MOSIS计划的实施卓有成效,其他国家纷纷效仿。

欧洲一直在跟踪美国的MOSIS计划。

欧盟发起的EURO PRACTICE 是一个面向工业界的类似美国MOSIS的集成电路组织,德国、比利时、意大利、法国、荷兰、挪威、丹麦、英国、西班牙、瑞典、瑞士、爱尔兰等十一个国家的61个生产、设计和培训机构提供多种统一标准的包括多项目晶片在内的服务。

韩国的IDEC(IC DESIGN EDUCATIN CENTER)是在韩国政府和主要的半导体工业界与1995年成立的以培养人才为主的支持机构。

MEMS加速度传感器的研究报告

MEMS加速度传感器的研究报告

MEMS加速度传感器的研究报告MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)加速度传感器是一种基于微纳技术制造的传感器,用于测量物体加速度的工具。

它具有小尺寸、低成本、高精度等优点,被广泛应用于汽车安全系统、移动设备、航空航天等领域。

本文主要对MEMS加速度传感器的原理、制造工艺、应用以及发展趋势进行研究和分析。

首先,MEMS加速度传感器的原理是基于微机械系统的振动原理。

当传感器受到加速度作用时,会引起传感器内部的微结构振动。

通过测量这种振动信号的变化,即可获得物体的加速度信息。

通常,MEMS加速度传感器采用谐振质量块和弹性支撑等微结构来实现。

其次,MEMS加速度传感器的制造工艺主要包括光刻、离子刻蚀、薄膜沉积等步骤。

首先,利用光刻技术在硅片上形成所需的结构图案。

然后,通过离子刻蚀方法将不需要的部分去除,形成谐振质量块和弹性支撑等微结构。

最后,通过薄膜沉积技术在微结构上形成感应电极,完成传感器的制造。

MEMS加速度传感器在众多领域有着广泛的应用。

在汽车安全系统中,它可以检测到车辆的碰撞或急刹车等情况,从而触发安全气囊的部署。

在移动设备中,它可以用于屏幕自动旋转、运动跟踪等功能。

在航空航天领域,它可以用于飞机的姿态稳定和导航系统的精确定位等。

随着技术不断发展,MEMS加速度传感器也呈现出一些新的趋势。

首先,尽管MEMS加速度传感器已取得很大进展,但其精度仍有提高的空间。

未来的研究将集中于提高传感器的精度和稳定性,以满足更高精度的应用需求。

其次,为了应对多种复杂环境下的应用需求,MEMS加速度传感器还需要增强其抗干扰能力和适应性。

此外,随着物联网技术的快速发展,MEMS加速度传感器将与其他传感器相结合,为更广泛的应用提供数据和支持。

综上所述,MEMS加速度传感器是一种重要的微纳技术应用,具有广泛的应用前景。

通过对其原理、制造工艺、应用和发展趋势的研究,可以更好地理解和推动该技术的发展,为相关领域的应用提供更好的解决方案。

卢志鑫文献综述

卢志鑫文献综述

基于全光网络中的光开关技术及应用摘要随着网络化时代的到来,人们对光纤通信的要求也在不断的提高,同时也就促进了光纤通信技术的发展,我国是一个通信的大国,光纤通信技术也正向着高速、超长传输距离、超大容量以及全光网的方向迅速发展。

本课题是全光网络中的光开关技术及应用,在整个光纤通信系统中,光开关是较为重要的光无源器件,在光网络系统中可对光信号进行选择性操作。

光开关的研究日益成为全光通信领域关注的焦点发展前景很好,全光开关是解决“电子瓶颈”问题,实现全光网络(all optical network,AON)的关键元件。

因此近些年一直倍受人们关注,本文中讨论了热光开关的结构和原理,以及常见的几种热光开关。

如:微电子机械光开关,液晶光开关,数字热光开关,而且例举了热光开关的应用并简要分析其市场前景。

关键词:全光网络;光开关1 主题部分1.1国内外研究现状对比分析随着光纤通信技术的发展和密集波分复用( DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing))系统的应用,光联网( OTN(Oracle Technology Network))已经成为网络发展的趋势,光开关技术已经成为未来光联网的关键技术之一。

对比国内外光开关技术的发展,目前,在光传送网中各种不同交换原理和实现技术的光开关被广泛地提出。

不同原理和技术的[1]光开关具有不同的特性,适用于不同的场合。

依据不同的光开关原理,光开关可分为:机械光开关、磁光开关、热光开关、电光开关和声光开关。

依据光开关的交换介质来分,光开关可分为:自由空间交换光开关和波导交换光开关。

传统机械光开关的工作原理:通过热、静电等动力,旋转微反射镜,将光直接送到或反射到输出端。

特点是开关速度比较慢、性价比好,在很多领域有市场前景,但体积大、不易规模集成的缺点限制了其在未来光通信领域的应用。

在此基础上,近几年发展很快的是MOEMS光开关,它是微机电系统和传统光技术相结合的新型开关,特别是具有光信号的数据格式透明、与偏振无关、差损小、可靠性好、速度快、容易集成的优点。

完整版)MEMS传感器行业分析报告

完整版)MEMS传感器行业分析报告

完整版)MEMS传感器行业分析报告MEMS传感器是一种微型机电系统传感器,它利用微加工技术将传感器和微机电系统集成在一起,具有体积小、功耗低、精度高、可靠性强等优点。

MEMS传感器是传统传感器的未来,它已经被广泛应用于手机、汽车、医疗、环保、安防等领域。

二)MEMS传感器市场前景MEMS传感器市场规模不断扩大,预计到2020年将达到250亿美元。

其中,加速度传感器、压力传感器、陀螺仪等是MEMS传感器市场的主要产品。

随着物联网、智能家居、智能穿戴等领域的快速发展,MEMS传感器市场前景广阔。

三)MEMS传感器应用领域MEMS传感器应用领域广泛,包括手机、汽车、医疗、环保、安防等。

在手机领域,MEMS加速度传感器、陀螺仪等已经成为标配,随着智能手机的普及,MEMS传感器市场需求将进一步增加。

在汽车领域,MEMS传感器被广泛应用于车身稳定性控制、安全气囊、车载导航等方面。

在医疗领域,MEMS传感器被应用于医疗设备、生命体征监测等方面。

在环保领域,MEMS传感器被应用于空气质量监测、水质监测等方面。

在安防领域,MEMS传感器被应用于智能门锁、智能监控等方面。

四)MEMS传感器市场竞争格局MEMS传感器市场竞争格局较为分散,主要厂商包括STMicroelectronics、Bosch、InvenSense、Knowles、XXX、Murata等。

其中,STMicroelectronics和Bosch是市场份额最大的两家厂商,占据了MEMS传感器市场的大部分份额。

随着市场竞争的加剧,MEMS传感器厂商将加大技术创新和产品研发力度,以提高产品性能和市场竞争力。

微机电系统(MEMS)是一种小型智能装置,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口、通信和电源等于一体。

它是微电子技术和精密机械加工技术相互融合的产物,将微电子与机械融为一体的系统。

MEMS内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。

微机电系统工程毕业论文文献综述

微机电系统工程毕业论文文献综述

微机电系统工程毕业论文文献综述微机电系统工程(Microelectromechanical Systems, MEMS)是一门融合微电子技术、机械工程和材料科学的跨学科领域,涉及微米到毫米尺度的微型传感器、执行器和其他微系统的设计、制造和应用。

在过去几十年里,MEMS技术得到了广泛发展和应用。

本文以微机电系统工程为主题,通过综述相关文献,从技术发展、应用领域和制造工艺等方面进行探讨。

1. 技术发展1.1 MEMS的起源与发展最早的MEMS设备出现在20世纪60年代,当时由于电子器件尺寸不断缩小,人们开始探索制造微小的机械结构。

逐渐发展出一系列MEMS工艺,包括光刻、湿法腐蚀、离子刻蚀等,为MEMS器件的制造提供了基础。

1.2 MEMS传感器与执行器MEMS传感器是MEMS技术的重要应用之一,广泛应用于惯性导航、气体和液体压力测量、加速度测量等领域。

MEMS执行器通过微机电系统技术实现微米尺度的运动和控制,如微型血液泵、微型变焦镜头等。

2. 应用领域2.1 生物医学应用MEMS技术在生物医学领域有着广泛的应用,其中包括微流控分析系统、药物释放系统和生物传感器等。

这些应用使得医学诊断、药物研发和治疗等方面得以取得重大突破。

2.2 通信与信息技术MEMS技术在通信和信息技术领域的应用主要体现在光学MEMS 器件和微型谐振器等方面。

光学MEMS器件可用于光纤通信系统的调制和光谱分析,微型谐振器可用于无线通信中的滤波和频率稳定。

2.3 汽车与航空航天MEMS传感器在汽车和航空航天领域发挥重要作用。

汽车中的MEMS传感器可以实现对车辆行为(如加速度、转向等)进行检测和控制。

在航空航天领域,MEMS技术可以用于姿态、压力和温度传感器等。

3. 制造工艺3.1 光刻技术光刻技术是MEMS器件制造的基础工艺之一。

通过使用光刻胶和遮罩板,可以在硅片上制造出微米级的结构和图案。

3.2 干法腐蚀技术干法腐蚀技术是一种常用的微米级硅腐蚀方法。

电子工程中的MEMS器件设计与应用研究报告

电子工程中的MEMS器件设计与应用研究报告

电子工程中的MEMS器件设计与应用研究报告标题:电子工程中的MEMS器件设计与应用研究报告摘要:本研究报告旨在探讨电子工程领域中微电子机械系统(MEMS)器件的设计与应用。

首先,我们介绍了MEMS技术的基本概念和原理,并探讨了其在电子工程中的重要性。

然后,我们详细讨论了MEMS器件的设计流程和关键技术,并以加速度计和压力传感器为例,阐述了设计过程中的关键问题和解决方案。

最后,我们探讨了MEMS器件在电子工程领域中的应用,并展望了未来的发展趋势。

一、引言微电子机械系统(MEMS)是一种将机械、电子、光学和材料科学相结合的技术,其在电子工程领域中的应用越来越广泛。

MEMS器件的设计与应用对于电子工程师来说具有重要意义。

二、MEMS技术的基本概念和原理MEMS技术是将微米尺度的机械结构与电子元件集成在一起的技术。

其基本原理是利用微加工技术将微米尺度的结构制造出来,并利用电子元件实现对其进行控制和测量。

MEMS技术的核心是微加工技术、微传感器和微执行器。

三、MEMS器件的设计流程和关键技术MEMS器件的设计流程包括需求分析、概念设计、详细设计、制造和测试等阶段。

在设计过程中,需要考虑到器件的功能需求、制造工艺、性能指标等因素。

关键技术包括微加工技术、传感器设计、封装技术等。

四、加速度计的设计与应用加速度计是一种常见的MEMS器件,用于测量物体的加速度。

在加速度计的设计中,需要考虑到传感器的结构、灵敏度、线性度等因素。

加速度计在汽车安全、智能手机、运动传感器等领域有广泛的应用。

五、压力传感器的设计与应用压力传感器是另一种常见的MEMS器件,用于测量气体或液体的压力。

在压力传感器的设计中,需要考虑到传感器的灵敏度、稳定性、线性度等因素。

压力传感器在汽车制造、医疗设备、工业自动化等领域有广泛的应用。

六、MEMS器件在电子工程中的应用除了加速度计和压力传感器,MEMS技术还被广泛应用于惯性导航系统、光学器件、生物传感器等领域。

传感器技术文献综述

传感器技术文献综述

传感器技术文献综述1. 介绍传感器是一种能够将物理量转换为电信号的器件。

它是现代科技中不可或缺的一部分,广泛应用于各种领域,包括环境监测、医学、交通等。

本文将对传感器技术的发展历史、分类和应用领域作一综述。

2. 发展历史20世纪初,发明了第一个传感器——灵敏度振动计。

然而,真正引起人们关注的是20世纪60年代,当时出现了麦克风、光学传感器等新型传感器。

这些传感器体积小、灵敏度高,可以用于多种场合。

后来,微机电系统(MEMS)的发明为传感器技术的发展提供了新的机遇。

由于MEMS的出现,传感器变得越来越小,成本也越来越低,同时灵敏度也大大提高。

3. 分类传感器根据测量的物理量不同可以分为以下几类:3.1 温度传感器温度传感器是测量温度的设备。

目前主要有两种温度传感器:接触式和非接触式。

前者需要接触被测物体表面,通过测量接触表面的温度来计算物体整体温度。

后者则不需要接触,通过辐射、红外等方式来测量,广泛应用于炉温监测、生产自动化等领域。

3.2 湿度传感器湿度传感器是测量空气中相对湿度的设备。

传感器测量和输出空气中水分含量的比例。

广泛应用于气象、农业、制造和航空等众多领域。

3.3 光学传感器光学传感器是通过测量物体对光的反应来测量距离、形状、颜色等物理量的设备。

在汽车、机器人、工业自动化、航空等领域有广泛应用。

3.4 加速度传感器加速度传感器是测量物体加速度的设备。

当受到加速度时,传感器会输出与加速度大小成正比的电信号。

广泛应用于测量设备运动状态和振动等领域。

3.5 压力传感器压力传感器是测量物体压力的设备。

它通过压敏材料、电容和电阻的变化来测量压力。

广泛应用于汽车制造、制药业、医疗、空气压缩机、工业自动化控制等领域。

3.6 运动传感器运动传感器是测量物体运动状态的设备。

传感器可用于测量物体的加速度、角速度和地磁场。

广泛应用于移动设备、健身设备以及运动医疗等领域。

4. 应用领域传感器技术的应用范围非常广泛,涉及环境监测、农业、医疗、制造业、车载电子、智能家居等多个领域。

微机电系统(mems)研究报告

微机电系统(mems)研究报告

微机电系统(mems)研究报告
微机电系统(MEMS)是一种将微米(微薄)尺度的机械系统与先
进的微电子技术和纳米加工技术相结合的领域。

它是一个综合性的交
叉学科,包括机械工程、电子工程、材料科学等多个领域。

MEMS通常
用于制造微型设备以及各种传感器、执行器、微机械系统等。

MEMS技术的发展始于20世纪60年代。

在此之前,人们只能制造出很大的电气机械系统。

然而,伴随着硅微米加工技术的进步,科学
家们终于有能力制造出微型机器。

现在,MEMS技术已经得到广泛应用,例如气体传感器、压力传感器、光学器件、生物传感器等。

MEMS设备的制造非常复杂。

尽管它的大小很小,但有时候需要数百步的加工流程,这通常需要利用高精密的光学和电子设备。

MEMS技
术还需要涉及到虚拟与实际的领域,制造出来的设备通常都需要通过
计算机模拟来测试性能,同时还要回到实验室进行物理实验。

MEMS技术不仅在实验室中被应用于研究,其实在各个领域都有应用。

这些应用通常涉及到小型手机、传感器、医学诊断等领域。

综上所述,MEMS技术代表了一个快速发展的领域,它的出现大大扩展了微电子技术的应用。

这种技术对于现代社会的重要性越来越广泛,它的不断发展和创新相信也会带来更多的惊喜和可能性。

MEMS传感器调研报告

MEMS传感器调研报告
关键词:微机电,MEMS,智能穿戴,物联网
一.MEMS传感器的现况
MEMS传感器(MEMS是英文Micro Electro Mechanical Systems的缩写)是采用微机械加工技术制造的新型传感器,是MEMS器件的一个重要分支。1962年,第一个硅微型压力传感器的问世开创了MEMS技术的先河,MEMS技术的进步和发展促进了传感器性能的提升。作为MEMS最重要的组成部分,MEMS传感器发展最快,一直受到各发达国家的广泛重视。美、日、英、俄等世界大国将MEMS传感器技术作为战略性的研究领域之一,纷纷制定发展计划并投入巨资进行专项研究。随着微电子技术、集成电路技术和加工工艺的发展,MEMS传感器凭借体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成以及耐恶劣工作环境等优势,极大地促进了传感器的微型化、智能化、多功能化和网络化发展。MEMS传感器正逐步占据传感器市场,并逐渐取代传统机械传感器的主导地位,已得到消费电子产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等各领域的青睐。与传统的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时,在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。
3)磁阻传感器 简单讲就是感测地磁,这样讲还是太学名,感应地磁就是指南针原理,将这种地磁感应电子化、数字化,就称为数字指南针(DigitalCompass)。老实说,数字指南针技术比较偏玩具性,因为用来感测地磁的磁阻传感器,很容易受环境影响(如高压电塔旁、马达旁),必须时时校正才有用
2.应用在汽车电子
安徽大学本科生课程结业考试
课程名称:传感器及应用
开课单位:电子信息工程学院
学生姓名:
学生学号:
学生专业:物联网工程

关于MEMS传感器的调查报告

关于MEMS传感器的调查报告
MEMS传感器的调查报告
小组成员:刘歆艺、娄顺喜
目录
• • • • • • MEMS的概念及MEMS传感器 MEMS传感器研究现状 MEMS传感器的特点 MEMS传感器的分类及原理 MEMS传感器的典型应用 MEMS传感器的展望
MEMS的概念
MEMS(Micro Electro Mechanical System),微机 电系统,将微电子技术和 微细加工技术相结合,实 现微电子与机械的融合。 它涉及电子、机械、材料、 物理学、化学、生物学、 医学等多种学科与技术, 具有广阔的应用前景。
电容式
MEMS加速度传感器原理——压电式
加速度传感器的质量 块与压电材料相连,当输 入加速度时,加速度通过 质量块形成的惯性力加在 压电材料上,使压电材料 产生变形,压电材料产生 的变形和由此产生的电荷 ( 电压) 与加速度成正比, 输出电量经放大后就可检 测出加速度大小。
压电式
MEMS加速度传感器原理——隧道电流式
非接触式温度传感器
非接触式温度传感器芯片截面
MEMS温度传感器分类
谐振式
电容式
压阻式
MEMS温度传感器工作原理——谐振式
谐振式温度传感器 以双层悬臂梁作为温度 敏感元件,采用压电激 励和压电检测的工作方 式将温度信号直接转换 成频率输出信号。该传 感器的工作原理如图所 示。
压阻式
MEMS温度传感器工作原理——电容式
电容式温度传感器采用由 导体(半导体)/介质层/导 体(半导体)组成的多层梁 固体可变电容结构。即在两 层电容极板间填充了绝缘介 质。
电容式温度传感器构造图
MEMS温度传感器工作原理——压阻式
压阻式温度传感器主要是由表 面制有惠斯通电桥的硅微桥和淀积 在其表面的温敏聚合物薄膜组成, 温度的变化会引起温敏薄膜的变形, 由于变形受到硅微桥的限制,温敏 薄膜将产生应力,根据压阻效应可 知在此应力下,硅微桥内制作的组 成惠斯通电桥的4只扩散电阻应变 计的阻值将发生变化,从而改变硅 微桥的输出电压。由此,可建立温 度变化量和输出电压之间的函数关 系,达到检测温度的目的。

2024年MEMS传感器行业深度分析报告

2024年MEMS传感器行业深度分析报告

2024年,MEMS(Micro-electromechanical Systems)传感器行业在全球范围内继续保持了强劲的增长势头。

MEMS传感器作为一种基于微纳技术的传感器,具有小型化、低功耗、高精度等特点,广泛应用于消费电子、汽车、医疗和工业领域等各个领域。

首先,2024年MEMS传感器市场规模不断扩大。

随着物联网的快速发展,MEMS传感器在各个领域中的应用不断增多。

消费电子领域是MEMS传感器消费的主要驱动力,包括智能手机、平板电脑、智能手表等设备的普及使得MEMS传感器市场需求快速增长。

此外,汽车领域对MEMS传感器的需求也在不断增长,包括安全气囊、稳定控制系统、车载导航系统等。

根据市场研究机构Yole Developpement的数据显示,2024年全球MEMS传感器市场规模达到了160亿美元。

其次,2024年MEMS传感器的技术创新不断加强。

MEMS传感器的核心技术是微纳制造技术,包括光刻、薄膜沉积、离子刻蚀等。

在2024年,MEMS传感器制造技术取得了一些重要突破。

例如,新的纳米级光刻技术的应用使得MEMS传感器的制造更加精细化。

此外,新型材料的应用也提高了MEMS传感器的性能。

例如,新型高弹性材料的应用使得MEMS传感器在高强度振动环境下具有更好的稳定性。

这些技术创新使得MEMS传感器的性能得到进一步提高,进一步推动了该行业的发展。

再次,2024年MEMS传感器的应用领域进一步扩展。

除了传统的消费电子、汽车和医疗领域,MEMS传感器在其他领域中的应用也日益增多。

例如,工业领域中的MEMS传感器开始应用于智能化制造过程中,实现对生产过程的监控和优化。

此外,军事领域也开始广泛应用MEMS传感器,例如在飞机、导弹和无人机中的应用,都离不开MEMS传感器的支持。

MEMS传感器的应用领域进一步扩展,不仅推动了MEMS传感器市场的增长,也为MEMS传感器行业的技术创新提供了更多机会。

总结起来,2024年MEMS传感器行业保持了良好的发展态势。

(完整版)无线加速度传感器文献综述

(完整版)无线加速度传感器文献综述

无线加速度传感器文献综述一、研究现状无线加速度传感器是传感器技术、MEMS技术、微处理器和无线通信技术相结合的产物,由加速度传感器、微处理器、射频收发芯片及电源构成。

目前,国内外无线加速度传感器,包括其他类型的无线传感器,按体系结构可分为三大类:(1)COTS( Commercial Off The Shelf)节点,该类节点中的传感器、微处理器、通信模块等使用的都是现成的商用产品。

典型代表有美国伯克利大学加州分校(UCB)的MICATelos节点,欧洲传感器研究项目小组开发的EyesIFX节点,中科院研究的GAIN系列也属于该类节点。

这种节点除了无线传感器的共同特点外还具有低成本、短周期、技术门槛相对较低等优势,被各高校和研究机构广泛采纳,所以该类型的节点是最多的。

(2)SOC(System On Chip)节点,该类节点只使用一个芯片,就可实现节点的数据采集、控制和通信功能。

SOC节点通常都为特定的应用而开发,由于需要芯片设计能力,因此开发门槛较高,成果相对较少。

典型代表有Rockwell科学实验室的WINS节点、麻省理工开发的uAMPS-III等。

(3)Smart Dust节点,又称微型节点或尘埃节点。

该类节点使用了业界最尖端的技术,体积只有几个平方毫米,通常为军事应用而开发,微型节点的代表为Smart Dust节点和SPEC节点,都由UCB研制。

内嵌微处理器是无线加速度传感相比于传统传感器的又一特点,微处理器负责控制传感器进行数据的采集、处理和收发。

二、无线加速度传感器的工作原理无线加速度传感器实际上就是将以加速度传感器为核心的数据采集模块、微处理器为核心的数据预处理模块、射频芯片为核心的无线传输模块,以及以微电池能量模块集成并封装在一个外壳内的系统。

无线加速度传感器工作时,加速度传感器检测加速度信号(模拟信号),然后送入A/D转换器使其转换为数字信号,在作A/D转换之前,一般会设置信号调理电路,用来放大和滤波(如对建筑结构的检测,由于大跨度桥梁等大型建筑结构的自振频率较低,而桥面振动、桥梁负荷冲击等对振动信号的影响又相对较大,因此,在A/D采样之前需对模拟信号作抗混滤波处理,以滤除或降低高频干扰)。

mems传感器行业调研报告

mems传感器行业调研报告

mems传感器行业调研报告一、引言MEMS 传感器作为现代科技领域的重要组成部分,在众多行业中发挥着关键作用。

为了深入了解这一行业的发展现状、趋势以及面临的挑战,我们进行了本次调研。

二、MEMS 传感器的定义与分类MEMS 传感器是采用微机电系统技术制造的微型传感器。

它将机械部件、传感器、执行器和电子电路集成在一块硅基芯片上,具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、易于集成等优点。

MEMS 传感器的种类繁多,常见的包括压力传感器、加速度传感器、陀螺仪、磁力计、湿度传感器、温度传感器等。

这些传感器广泛应用于汽车、消费电子、工业控制、医疗健康、航空航天等领域。

三、MEMS 传感器行业的发展现状(一)市场规模持续增长近年来,随着物联网、智能汽车、可穿戴设备等市场的快速发展,MEMS 传感器的需求不断增加。

据市场研究机构的数据显示,全球MEMS 传感器市场规模持续扩大,预计未来几年仍将保持较高的增长率。

(二)技术不断创新在制造工艺方面,MEMS 传感器的加工精度不断提高,从微米级向纳米级发展。

同时,新材料的应用也为 MEMS 传感器的性能提升提供了可能。

在设计方面,多传感器融合、智能化等技术成为发展趋势,以满足日益复杂的应用需求。

(三)应用领域不断拓展MEMS 传感器已经广泛应用于汽车电子、智能手机、智能家居、工业自动化等领域。

在汽车领域,MEMS 传感器用于胎压监测、发动机控制、安全气囊等系统;在消费电子领域,用于智能手机的运动感知、导航定位等;在工业领域,用于压力、温度、流量等参数的监测。

四、MEMS 传感器行业的产业链分析(一)上游产业MEMS 传感器的上游主要包括原材料供应商和设备制造商。

原材料包括硅片、光刻胶、金属材料等,设备包括光刻机、刻蚀机、封装设备等。

目前,上游产业的核心技术主要掌握在少数国际巨头手中,国内企业在部分领域仍存在差距。

(二)中游产业中游主要是 MEMS 传感器的设计、制造和封装测试企业。

2024年MEMS市场调查报告

2024年MEMS市场调查报告

2024年MEMS市场调查报告1. 概述本报告旨在对MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微电子机械系统)市场进行全面的调查和分析。

MEMS是一种将微观电子技术与机械系统相结合的技术,其应用领域广泛,包括汽车、消费电子、医疗设备等多个行业。

2. 市场规模根据调查数据显示,MEMS市场在过去几年中保持了快速增长的势头。

预计到2025年,全球MEMS市场规模将达到xx亿美元。

这主要得益于MEMS技术在各个领域的广泛应用和不断的创新。

3. 主要应用领域分析3.1 汽车行业MEMS在汽车行业中的应用非常广泛,包括车辆安全、动力系统、控制系统等方面。

例如,MEMS加速度传感器和压力传感器被广泛用于车辆的动态稳定控制系统和气囊系统中。

预计未来几年内,随着无人驾驶技术的发展以及车联网的普及,汽车领域对MEMS的需求还将进一步增加。

3.2 消费电子消费电子是MEMS市场的另一个重要应用领域。

MEMS传感器在智能手机、平板电脑、智能手表等设备中起着关键作用。

例如,陀螺仪和加速度传感器可以实现设备的姿态感知和运动检测。

随着智能家居和可穿戴设备的兴起,消费电子行业对MEMS 的需求将进一步增加。

3.3 医疗设备在医疗设备中,MEMS技术的应用也越来越广泛。

例如,MEMS传感器可以用于血压监测、心脏起搏器等医疗设备中。

此外,MEMS技术还可以用于微型治疗设备的制造,如微型药物传递系统和微型植入器件等。

4. 市场竞争格局当前MEMS市场存在一定的垄断现象,少数大型厂商占据了市场的主导地位。

这些厂商不仅在技术研发上具有优势,而且在生产规模和市场份额方面也占据着主导地位。

然而,随着技术的不断进步和市场的潜力逐渐释放,新的竞争者也在不断涌现,市场竞争格局可能会发生变化。

5. 市场机会和挑战虽然MEMS市场潜力巨大,但仍面临一些机遇和挑战。

市场机会包括新兴行业的快速发展和技术创新带来的新需求。

微电子科学与工程毕业论文文献综述

微电子科学与工程毕业论文文献综述

微电子科学与工程毕业论文文献综述在当今信息时代,微电子科学与工程作为一门交叉学科,已经在现代科技领域中扮演了重要的角色。

随着半导体技术的不断发展和微电子器件的日益先进,人们对微电子科学与工程的研究和应用也越来越深入。

本文旨在综述微电子科学与工程的相关研究进展,包括材料、制备技术、器件特性和应用。

通过对各个方面的文献综述,本文旨在为毕业论文的研究提供全面的背景知识和理论支持。

一、材料研究综述1.1 硅材料硅材料是微电子器件制备中最常用的材料之一。

本节主要综述了硅材料的种类、制备方法以及其在微电子领域中的应用。

1.2 各类半导体材料除了硅材料,半导体材料在微电子科学与工程中也具有重要地位。

本节综述了几种常见的半导体材料,包括砷化镓、磷化铟和碳化硅等,并介绍了它们的性质、制备工艺和应用场景。

二、制备技术研究综述2.1 温度控制技术在微电子器件的制备过程中,温度控制是非常重要的。

本节综述了常见的温度控制技术,如化学气相沉积、物理气相沉积和分子束外延等,并讨论了它们的优缺点及应用场景。

2.2 光刻技术光刻技术是微电子器件制备过程中不可或缺的技术之一。

本节综述了光刻技术的原理、工艺流程以及常见的光刻设备,并介绍了光刻技术在微电子领域中的应用。

三、器件特性研究综述3.1 MOSFET器件MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)器件是最常见的微电子器件之一。

本节综述了MOSFET器件的原理、性质以及发展历程,并探讨了MOSFET器件在集成电路中的应用。

3.2 MEMS器件MEMS(微机电系统)器件是微电子科学与工程中的重要研究方向之一。

本节综述了MEMS器件的原理、制备工艺以及应用领域,如传感器、加速度计和微泵等。

四、应用研究综述4.1 微电子器件在通信领域的应用随着通信技术的飞速发展,微电子器件在通信领域扮演了重要的角色。

本节综述了微电子器件在通信领域的应用,如光纤通信、无线通信和卫星通信等。

4.2 微电子器件在医学领域的应用微电子器件在医学领域的应用也越来越广泛。

MEMS报告(朱黎明)

MEMS报告(朱黎明)

柔性薄扭转弹簧
梳状电极 垂直梳状致动器( 垂直梳状致动器(VCA) )
光学扫描器(scanner)
1-D 2-D
采用了sequential-engagement VCAs提高线性度和最大偏转角
3-axis Lens positioner
(111)MOSBE
• 可以集成厚的单晶硅(SCS)悬浮结构, 111晶片上的选择性横向各向异性湿法刻蚀 可以加工出大可移动空间的器件,采用SCS 结构提高了刚度和惯性。
指导教师:金鹏 报告人:朱黎明
摘要和引言
• 制作平台是加速MOEMS工艺流程的一个关 键因素,多用户三层多晶硅表面微加工工 艺流程 (MUMPs)被认为是最广泛使用的 MOEMS制作平台。 • 但是MUMPs平台不能完全满足一些MOEMS 器件对刚度和可移动空间的要求。 • 许多方法被引入以改进MUMPs,文章介绍 了三种从MUMPs发展而来的制作平台。
厚单晶硅发射镜基底
垂直梳状致动器
薄弹簧
SOI MOSBE
制作SiOB(silicon optical bench) ( 制作 )
典型的SiOB
光纤Biblioteka 聚合物透镜热致动快门
The END
Thank you for your attention
面向微光机电系统的制作平台
Towards the Fabrication Platforms for MOEMS
Source: Aug 12 2007-July 16 2007 Page(s):23 - 24 Optical MEMS and Nanophotonics, 2007 IEEE/LEOS International Conference Author: Weileun Fang,Mingching Wu,Hung-Yi Lin,and Jerwei Hsieh Power Mechanical Eng.Department
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微机电系统(MEMS)的主要工艺姓名:曹光浦班级:02321202学号:1120120403指导老师:何光前言微电子机械系统(MEMS)的出现,极大地扩展了微电子领域的研究空间。

从广义上讲,MEMS是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整系统。

MEMS主要包含了微型传感器、执行器及相应的处理电路三部分。

作为输入信号的自然界的各种信息,首先通过传感器转化成各种电信号,经过信号处理以后,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成另一种形式,从而将现实世界的信号(如热、运动等信号)转化成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。

微机电系统(MEMS)的主要工艺1、体加工工艺1.1腐蚀工艺腐蚀是指一种材料在它所处的环境中由于另一种材料的作用而造成的缓慢的损害的现象。

然而在不同的科学领域对腐蚀这一概念则有完全不同的理解方式。

在微加工工艺中,腐蚀工艺是用来“可控性”的“去除”材料的工艺。

大部分的微加工工艺基于“Top-Down”的加工思想。

“Top-Down”加工思想是通过去掉多余材料的方法,实现结构的加工。

(雕刻——泥人)作为实现“去除”步骤的腐蚀工艺是形成特定平面及三维结构过程中,最为关键的一步。

腐蚀工艺简介图1.2湿法腐蚀湿法化学腐蚀是最早用于微机械结构制造的加工方法。

所谓湿法腐蚀,就是将晶片置于液态的化学腐蚀液中进行腐蚀,在腐蚀过程中,腐蚀液将把它所接触的材料通过化学反应逐步浸蚀溶掉。

用于化学腐蚀的试剂很多,有酸性腐蚀剂,碱性腐蚀剂以及有机腐蚀剂等。

根据所选择的腐蚀剂,又可分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀剂。

各向同性腐蚀的试剂很多,包括各种盐类(如CN基、NH 基等)和酸,但是由于受到能否获得高纯试剂,以及希望避免金属离子的玷污这两个因素的限制,因此广泛采用HF—HNO3腐蚀系统。

各向异性腐蚀是指对硅的不同晶面具有不同的腐蚀速率。

基于这种腐蚀特性,可在硅衬底上加工出各种各样的微结构。

各向异性腐蚀剂一般分为两类,一类是有机腐蚀剂,包括EPW(乙二胺、邻苯二酚和水)和联胺等,另一类是无机腐蚀剂,包括碱性腐蚀液,如KOH、NaOH、NH4OH 等。

1.3干法腐蚀干法腐蚀是指利用高能束与表面薄膜反应,形成挥发性物质,或直接轰击薄膜表面使之被腐蚀的工艺。

干法腐蚀能实现各向异性刻蚀,即纵向的刻蚀速率远大于横向刻蚀的速率,保证了细小图形转移后的高保真性。

但工艺设备昂贵,不适用于生产。

就湿法和干法比较而言,湿法的腐蚀速率快、各向异性差、成本低,腐蚀厚度可以达到整个硅片的厚度,具有较高的机械灵敏度。

但控制腐蚀厚度困难,且难以与集成电路进行集成。

湿法腐蚀和干法腐蚀的优缺点比较2、硅片键合工艺硅片键合技术是指通过化学和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃或其它材料紧密地结合起来的方法。

硅片键合往往与表面硅加工和体硅加工相结合,用在MEMS 的加工工艺中。

常见的硅片键合技术包括金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合以及玻璃焊料烧结等。

2.1阳极键合阳极键合又称场助键合或静电键合。

阳极键合技术是Wallis和Pomerantz于1969年提出的。

它可以将玻璃与金属、合金或半导体键合在一起而不用任何粘结剂。

这种键合温度低、键合界面牢固、长期稳定性好。

阳极键合中,静电引力起着非常重要的作用。

在比较高的温度下,紧密接触的硅/玻璃界面会发生化学反应,形成牢固的化学键,如Si-O-Si键等。

如果硅接电源负极,则不能形成键合,这就是“阳极键合”名称的由来。

2.2硅-硅直接键合两硅片通过高温处理可以直接键合在一起,不需要任何粘结剂和外加电场,工艺简单。

这种键合技术称为硅-硅直接键合技术。

直接键合工艺是由Lasky首先提出的。

硅-硅直接键合工艺如下:(1)将两抛光硅片(氧化或未氧化均可)先经含OH-的溶液浸泡处理;(2)在室温下将两硅片抛光面贴合在一起;(3)贴合好的硅片在氧气或氮气环境中经数小时的高温处理,这样就形成了良好的键合。

直接键合工艺相当简单。

键合的机理可用三个阶段的键合过程加以描述。

第一阶段,从室温到200°C,两硅片表面吸附OH团,在相互接触区产生氢键。

在200°C时,形成氢键的两硅片的硅醇键之间发生聚合反应,产生水及硅氧键,即Si-OH+HO-Si→Si-O-Si+H2O。

到400°C时,聚合反应基本完成。

第二阶段温度在500~800°C范围内,在形成硅氧键时产生的水向SiO2中的扩散不明显,而OH团可以破坏桥接氧原子的一个键使其转变为非桥接氧原子,即:HOH+Si-O-Si=2 +2Si- 。

第三阶段,温度高于800°C后,水向SiO2中扩散变得显著,而且随温度的升高扩散量成指数增大。

键合界面的空洞和间隙处的水分子可在高温下扩散进入四周SiO2中,从而产生局部真空,这样硅片会发生塑性变形使空洞消除。

同时,此温度下的SiO2粘度降低,会发生粘滞流动,从而消除了微间隙。

超过1000°C 时,邻近原子间相互反应产生共价键,使键合得以完成。

在键合前,对硅片进行表面处理,使其表面吸附是至关重要的。

对于热氧化的镜面抛光的硅片而言,热氧化的SiO2具有无定型的石英玻璃网格结构。

在SiO2膜的表面和体内,有一些氧原子处于不稳定状态。

在一定条件下,它们可得到能量而离开硅原子,使表面产生悬挂键。

有许多种方法可以增加热氧化的硅表面的悬挂键。

等离子体表面活化处理就是一种方法。

对于原始抛光硅片,纯净的的硅片表面是疏水性的,若将其浸入在含有氧化剂的溶液中,瞬间会在硅片表面吸附一层单氧层。

随着溶液温度的提高(75°C~110°C),单氧层会向一氧化物、二氧化物过渡。

由化学溶液形成的硅氧化物表面有非桥键的羟基存在,所以这有利于硅片的室温键合。

常用的亲水液有硫酸双氧水、稀硝酸、氨水等。

键合良好的硅片,其键合强度可高达12MPa以上,这需要良好的键合条件。

首先是温度,两硅片的键合最终是靠加热来实现的,因此,温度在键合过程中起着关键的作用。

其次是硅片表面的平整度。

抛光硅片或热氧化硅片表面并不是理想的镜面,而总是有一定的起伏和表面粗糙度。

如果硅片有较小的粗糙度,则在键合过程中,会由于硅片的弹性形变或者高温下的粘滞回流,使两键合片完全结合在一起,界面不存在孔洞。

若表面粗糙度很大,键合后就会使界面产生孔洞。

最后,就是表面的清洁度。

如果键合工艺不是在超净环境中进行的,则硅片表面就会有一些尘埃颗粒,尘埃颗粒是键合硅片产生孔洞的主要根源之一。

例如,若硅片厚350μm,颗粒直径1μm,则引起的孔洞直径为4.2mm。

可见,粘污粒子对键合的影响程度。

此外,室温下贴合时陷入界面的气体也会引起孔洞。

硅-硅直接键合工艺不仅可以实现Si-Si、Si-SiO2和SiO2-SiO2键合,而且还可以实现Si-石英、Si-GaAs或InP、Ti-Ti和Ti-SiO2键合。

另外,在键合硅片之间夹杂一层中间层,如低熔点的硼硅玻璃等,还可以实现较低温度的键合,并且也能达到一定的键合强度,这种低温键合可与硅半导体器件常规工艺兼容。

2.3金属共熔键合金硅共熔键合常用于微电子器件的封装中,用金硅焊料将管芯烧结在管座上。

1979年这一技术用在了压力变送器上。

金硅焊料是金硅二相系(硅含量为19at.%),熔点为363°C,要比纯金或纯硅的熔点低得多(见图1)。

在工艺上使用时,它一般被用作中间过渡层,置于欲键合的两片之间,将它们加热到稍高于金硅共熔点的温度。

在这种温度下,金硅混合物将从与其键合的硅片中夺取硅原子以达到硅在金硅二相系中的饱和状态,冷却以后就形成了良好的键合。

利用这种技术可以实现硅片之间的键合。

然而,金在硅中是复合中心,能使硅中的少数载流子寿命大大降低。

许多微机械加工都是在低温下处理的,一般硅溶解在流动的金中,而金不会渗入到硅中,硅片中不会有金掺杂。

这种硅-硅键合在退火以后,由于热不匹配会带来应力,在键合中要控制好温度。

金硅共熔中的硅-硅键合工艺是,先热氧化P型(100)晶向硅片,后用电子束蒸发法在硅片上蒸镀一层厚30nm的钛膜,再蒸镀上一层120nm的金膜。

这是因为钛膜与SiO2层有更高的粘合力。

最后,将两硅片贴合放在加热器上,加一质量块压实,在350~400°C温度下退火。

实验表明,在退火温度365°C,时间10分钟,键合面超过90%。

键合的时间和温度是至关重要的。

除金之外,Al、Ti、PtSi、TiSi2也可以作为硅-硅键合的中间过渡层。

3、LIGA技术3.1 LIGA技术的基本原理LIGA是德文Lithographie,Galvanoformung和Abformung三个词,即光刻、电铸和注塑的缩写。

LIGA工艺是一种基于X射线光刻技术的MEMS加工技术(工艺流程如图所示),主要包括X光深度同步辐射光刻,电铸制模和注模复制三个工艺步骤。

由于X射线有非常高的平行度、极强的辐射强度、连续的光谱,使LIGA 技术能够制造出高宽比达到500、厚度大于1500 μm、结构侧壁光滑且平行度偏差在亚微米范围内的三维立体结构。

这是其它的微制造技术所无法实现的。

LIGA 技术被视为是微纳米制造技术中最有生命力、最有前途的加工技术。

利用LIGA 技术,不仅可制造微纳尺度结构,而且还能加工尺度为毫米级的Meso结构。

3.2LIGA技术工艺流程3.2.1X射线深度光刻将光刻胶涂在有很好的导电性能的基片上,然后利用同步X射线将X光掩模上的二维图形转移到数百微米厚的光刻胶上。

刻蚀出深宽比可达几百的光刻胶图形。

X光在光刻胶中的刻蚀深度受到波长的制约。

若光刻胶厚度10-1000微米应选用典型波长为0.1-1纳米的同步辐射源。

3.2.2显影将曝光后的光刻胶放到显影液中进行显影处理,曝光后的光刻胶如(PMMA)分子长键断裂,发生降解,降解后的分子可溶于显影液中,而未曝光的光刻胶显影后依然存在。

这样就形成了一个与掩模图形相同的三维光刻胶微结构。

3.2.3电铸制模利用光刻胶层下面的金属薄层作为阴极对显影后的三维光刻胶微结构进行电镀。

将金属填充到光刻胶三维结构的空隙中,直到金属层将光刻胶浮雕完全覆盖住,形成一个稳定的、与光刻胶结构互补的密闭金属结构。

此金属结构可以作为最终的微结构产品,也可以作为批量复制的模具。

对显影后的样品进行微电铸, 就可以获得由各种金属组成的微结构器件。

微电铸的原理是在电压的作用下,阳极的金属失去电子, 变成金属离子进入电铸液, 金属离子在阴极获得电子, 沉积在阴极上, 当阴极的金属表面有一层光刻胶图形时, 金属只能沉积到光刻胶的空隙中, 形成与光刻胶相对应的金属微结构。

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