J9九游会登录入口首页J9九游会登录入口首页九游会官网 J9平台九游会官网 J9平台1）20世纪60—80年代，集成电路制造方法和 技术日趋成熟。 ★表面加工技术：光刻、腐蚀、离子注入等。 2）深槽加工技术形成了MEMS技术。 ★体微加工技术：德国的LIGA、日本的微细 电火花、超声波加工技术等。

　　20世纪90年代，发达国家先后投巨资并设立国 家重大项目促进其发展。此后，MEMS技术发展迅 速，特别是深槽刻蚀技术出现后，围绕该技术发展 了多种新型加工工艺。 现在，美国朗讯公司开发的基于MEMS光开关的 路由器已经试用，预示MEMS发展又一高潮的来临。 目前MEMS部分器件已经实现了产业化，如微型 加速度计、微型压力传感器、数字微镜器件 （DMD）、喷墨打印机的微喷嘴、生物芯片等，并 且应用领域十分广泛。

　　基于MEMS技术的火炬当然不是普通的闪光，虽 然人们从远处看会将它们误以为普通的闪光。该火 炬运用加速度传感器，可以监测到电子火炬挥舞时 的起点和终点，在火炬的前端，有一排LED阵列， 通过LED照明与其在空间中的位臵同步，显示出预 先设臵好的文字，比如福娃、象征不同运动项目的 图像、奥运logo、北京奥运会logo、北京欢迎你等 字样。该火炬的制造商是美新半导体（无锡）有限 公司，其CEO赵阳曾在20年多前去美国普林斯顿大 学攻读博士学位，他的导师是曾于1998年获得诺贝 尔物理学奖的Daniel Tsui教授。

　　2.1 微机电系统概论 2.2 微机电系统制造技术 2.3 微传感器和微执行器 2.4 键合技术 习题

　　微机电系统——MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）是多种学科交叉融 合并具有战略意义的前沿高技术，是未来 的主导产业之一。 MEMS以其微型化的优势，在汽车、电 子、家电、机电等行业和军事领域有着极 为广阔的应用前景。

　　在科研能力积累上，1996年建设的微米／纳米 加工技术国家级重点实验室，使我国的MEMS加工技 术研究得到较大提高，实验室购臵了当时国际上最 先进的MEMS加工关键设备，如STS深槽刻蚀机、 Karlsuss双面光刻机／键合对准机、可用于硅／玻 璃静电键合和硅／硅预键合的Karlsuss键合机、 LPCVD、压塑机等，连同配套的IC设备，如溅射台、 扩散炉、RIE刻蚀机、PECVD、光刻机等设备，初步 构成了具有国际先进水平的MEMS加工线。这些设备 结合一些分散于各研究机构的微电子工艺线和微加 工设备，组成了目前我国的MEMS加工技术基础。

　　1987年，美国UC Berkeley大学发明了基于表 面牺牲层技术的微马达，引起国际学术界的轰动， 这是MEMS技术的开端。 1988年，美国的一批著名科学家提出“小机器、 大机遇”，并呼吁：美国应当在这一重大领域发展 中走在世界的前列。 1993年，美国ADI公司采用该技术成功地将微 型加速度计商品化，并大批量应用于汽车防撞气 囊，标志着MEMS技术商品化的开端。

　　近年来国际上MEMS的专利数正呈指数规律增 长，说明MEMS技术全面发展和产业快速起步的阶段 已经到来。

　　微机电系统（MEMS)由尺度上是微米量级的结 构件、可动件、电子元器件及其组合组成，将电子 功能、机械功能、光学功能、智能功能和其它功能 融合形成一体，整个系统由计算机控制、传感检测、 执行器和能源供给等部分组成，其特点是： 1）应用微加工技术，批量制造产品。 2）在微米量级的空间里实现多种功能。 3）系统具有低成本、高可靠性、低能耗等特 性。

　　国外发展MEMS的特点有如下4个方面： b.企业介入、市场牵引。在MEMS发展初期，美 国就重视牵引研究主体——大学与企业的结合。例 如在MEMS的重点研究单位UC Berkeley成立的BSAC （Berkeley Sensor and Actuator Center）就由 多所大学和企业组成。ADI公司看到了微型加速度 计在汽车领域应用的巨大前景，通过引入表面牺牲 层技术并加以改造，使微型加速度计的商品化获得 巨大成功。

　　在上述设备的基础上，已开发出具有一定水平 的MEMS加工技术。其中北京大学所属微米／纳米加 工技术重点实验室分部开发出4种MEMS全套加工工 艺和多种先进的单项工艺，已制备出加速度计样 品，并已开始为国内研究MEMS的单位提供加工服务。 上海交通大学所属微米／纳米加工技术重点实验室 分部可以提供非硅材料的微加工服务，如LIGA技术 制作高深宽比微结构的基本加工技术，紫外深度光 刻(UV—LIGA)、高深宽比微电铸和模铸加工， 功能材料薄膜制备等。电子部13所研究的融硅工艺 也取得了较大进展，已制备出微型加速度计和微型 陀螺样品。

　　“九 五”期间得到了科技部、教育部、中国科学院、国家自然 科 学基金委和原国防科工委的支持。经过10年的发展，MEMS 研究力量比较集中的地区有京津地区，如清华大学、北京 大学、中科院电子所、信息产业部电子13所、南开大学 等；华东地区，如中科院上海冶金所、上海交通大学、复 旦大学、上海大学、东南大学、浙江大学、中国科技大学、 厦门大学等；东北地区，如信息产业部电子49所、哈尔滨 工业大学、中科院长春光机所、大连理工大学、沈阳仪器 仪表工艺研究所等；西南地区，如重庆大学，信息产业部 电子24所、44所和26所等；西北地区，如西安交通大学、 航空618所、航天771所等。这些因地域而组成的研究集

　　当MEMS产品在实现功能的前提下减小结构的尺 寸，这将会带来不同的尺度效应。 1）几何结构学中的尺度 *一个实心长方体，尺寸减小1/10，表面积减 小1/100，体积减小1/1000，则质量减小1/1000。 *绕转中心轴旋转的长方体，尺寸减小1/2时， 截面惯性矩则减小1/32，即转动需要的扭矩也就减 小1/32。

　　该火炬展示了美新公司对一种独特的温度感应 工作原理的运用。这种MEMS传感器应用是基于热力 传输定律，能够像其他具有静态部件的加速计那样 工作。这种运用于美新的加速计的静态部件是一种 热气体。“一个单独的热源集中在硅芯片中心，它 能够产生热梯度，因而在密封包装中出现气体密度 梯度。”当给设备添加一个外作用力（比如加速、 减速、重力、振动等），气体会随着包装内的惯性 质量而运动，通过对热源周围的温度的监测就能够 测出外加力。这一设计不含任何运动部件，因此， MEMS具有很高的稳定性。

　　在8月8日举行的北京奥运会开幕式上，当一个 巨幅的流动的梦幻般的画卷在“鸟巢”的地面上展 开 时，大多数电视观众都会不自觉地注意到，9.2万 名现场观众发出不断闪烁的灯光，让他们就像是 9.2万个五彩的小点。 当然，这些五彩的灯光并不是我们通常在那些 大的运动赛场上看到的照相机的闪光灯。事实上， 这种欢乐的背景是由观众挥舞的电子火炬形成的效 果，这种基于MEMS技术的电子火炬是奥运火炬的一 种复制品。

　　国外发展MEMS的特点有如下4个方面： d.重视基础技术的建设。国外各个国家十分重 视设计、材料、加工、封装、测试等技术的发展。 美国除在研究单位建立独立的加工实验室外，还特 别建立了专门为研究服务的加工基地，如MCNC、 SANDIA国家实验室等。德国也建立了BOSCH实验室。

　　MEMS技术自20世纪80年代末开始受到世界各国 的广泛重视，其主要技术途径有3种： (1)以美国为代表的、以集成电路加工技术为 基础的硅基微加工技术； (2)以德国为代表发展起来的LIGA技术； (3)以日本为代表发展的精密加工技术。

　　针对国际MEMS发展趋势和未来的产业化前景， 结合我国社会经济发展的需要和国家竞争前的核心 技术发展战略，国家科技部拟将MEMS确定为“十 五”863计划重大专项。 目前MEMS研究内容：S设计方法与工具，包括CAD／CAM技术、 MEMS机理及与纳米材料制造的交叉技术研究等。 b.MEMS产业化基础的支撑关键技术，包括加工、 封装、测试、工艺与制造关键设备等技术。 c.开发具有若干行业带动性的MEMS器件及微系 统，包括在医疗、消费电子、家电等方面的广泛应 用。

　　国外发展MEMS的特点有如下4个方面： a.国家高度重视。1992年“美国国家关键技术 计划”把“微米级和纳米级制造”列为“在经济繁 荣和 国防安全两方面都至关重要的技术”。美国国家自 然基金会（NSF）把微米／纳米列为优先支持的项 目。美国国防部先进研究计划署（DARPA）制定的 微米／纳米和微系统发展计划，对“采用与制造微 电子器件相同的工艺和材料，充分发挥小型化、多 元化和集成微电子技术的优势，设计和制造新型机 电装臵”给予了高度的重视。日本早在1991年开始 启动了2.5亿美元的大型研究计划——“微机械十年

　　美新公司宣称，他们是第一家也是唯一一家拥 有将复合信号处理电路和加速计集成在一个芯片上 的技术。有了这种技术，可以通过CMOS流程将传感 器和电子控制装臵集成在同一个芯片上。 由于许多MEMS芯片供应商都在寻找更为经济的 MEMS芯片量产方式，因此MEMS芯片制造商之间的竞 争也开始变得激烈起来。例如，台积电宣布他们将 全线进入MEMS市场，台积电将自己明确定位为领先 的MEMS制造商，台积电通过Investar投资公司（台 积电的投资公司）成为美新公司的投资者，美新公 司同时也将台积电作为该公司唯一的COMS晶圆制造 厂。 2013年7月12日星期五

　　国外发展MEMS的特点有如下4个方面： c.重点领域明确。美国在发展初期确定军事应 用为其主要方向，侧重以惯性器件为代表的MEMS传 感器的研究；日本重点发展进入工业狭窄空间的微 机器人、进入人体狭窄空间的医疗微系统和微型工 厂。欧洲则重点发展μTAS（Micro Total Analysis System，全微分析系统）或LOC(Lab on Chip，芯片实验室)。

　　经过10年发展，我国已在微型惯性器件和惯性 测量组合、机械量微型传感器和制动器、微流量器 件和系统、生物传感器和生物芯片、微型机器人和 微操作系统、硅和非硅制造工艺等方面取得一定成 果。现有的技术条件已初步形成MEMS设计、加工、 封装、测试的一条龙体系，为保证我国MEMS技术的 进一步发展提供了较好的平台。但是，由于历史原 因造成的条块分割、力量分散，再加上投入严重不 足，尽管已有不少成果，但在质量、性能价格比及 商品化等方面与国外差距还很大。