微电子机械系统（MEMS）及其在军事领域的应用

微电子机械系统(MEMS)技术是继微电子技术后又一项重要的新兴技术。介绍了MEMS的基本概念和特点、MEMS的技术基础和制造技术及典型的MEMS产品,并在此基础上重点论述了MEMS在军事领域尤其是在军事电子信息系统中的应用和发展前景。     

国际视点

<正>技术 MEMS制造新工艺提高小型化器件的成本效益Yole Développement公司公布了其关于MEMS制造与封装技术的报告。报告中,Yole Développement对MEMS行业中每种MEMS器件(惯性MEMS、磁力计和压力传感器等)的发展进行了详细分析。基于2000年至2020年的技术和市场数据,该报告包括成本分析、技术趋势展望、MEMS设备的影响和工程晶圆与材料。本报道主要介绍这份报告的几项要点。     

晶圆键合技术与微电子机械系统新进展

概述了晶圆键合技术穴WB雪和微电子机械系统穴MEMS雪的新进展。介绍了晶圆键合工艺、技术要求、应用选择以及对MEMS的作用;展示了MEMS制造技术和应用前景。     

半导体硅片键合:MEMS制造工序中的成熟技术(英文)

新型MEMS应用领域的发展为现有的制造技术带来了很大的挑战,并促使了满足新加工要求的制造能力的发展。根据目前MEMS制造中普遍采用的不同的晶圆键合方法及其主要工艺参数要求,开发了一种新型的晶圆键合技术。     

MEMS，超越摩尔定律的突破口

半导体技术在摩尔定律上似乎走入了瓶颈期,而超越摩尔定律的新兴技术却受到了众多公司的青睐,其中MEMS以无处不在的应用潜力攫取了业界大大小小公司的眼球。日前,在由上海微系统与信息技术研究所、传感技术国家重点实验室、《半导体国际》、《EDN China》主办的“MEMS设计制造技术与产业化高峰论坛”上,来自产业链和学术界的专家汇聚一堂,分享了MEMS设计制造技术的方案,探讨了MEMS产业未来的发展之道。     

MEMS的研究与应用

本文介绍了MEMS的基本概念、基本特征和理论基础，并结合MEMS的发展史和制造技术，对MEMS的应用领域作了重点阐述，最后对MEMS的发展前景和产业化的挑战作了分析。     

MEMS传感器技术及其在海洋观测中的应用

MEMS技术是在微电子和半导体技术及超精密机械加工技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。基于MEMS技术制造的传感器具有高集成度、高灵敏度、高分辨率、智能化、低功耗、低成本等优点,为海洋观测技术的智能化、网络化、小型化提供了技术支持和发展方向。从MEMS传感器的基本原理出发,介绍了MEMS传感器技术及其在海洋观测中的应用。     

士兰微电子再创MEMS传感器新品

士兰微电子早在三年前开始进行MEMS传感器技术和产品的研发,并在MEMS传感器件的设计、信号处理芯片的设计、MEMS芯片工艺制造技术、MEMS封装技术、传感器测试技术等领域投入了全方位的研发资源,并于近期取得实质性进展,推出了三轴加速度传感器SC7A30和三轴磁传感器SC7M30。     

MEMS封装和微组装技术面临的挑战

１引言经过近１０年的发展，MEMS（微电机械系统）已从最初的实验探索阶段发展到具有广泛应用的可行技术。在商品消费市场上，MEMS封装和MEMS器件制造业已取得了重大的发展。在MEMS制造中，人们使用了硅基集成电路技术将具有机械特征的尺寸减至微电子尺寸。在同样一块芯片上将机械性能和电子电路结合起来提供了一系列制造新产品的方法，而这些是传统的制造和设计方法不能实现的。最初的MEMS是指以硅为基底的装置，但现在它不只限定于硅材料。MEMS器件已经超出了电子和机械的功能限制。今天，这些器件已具有机械、光学、液体、热功…     

先进制造技术之——IC与MEMS制造技术及其发展趋势

概述了集成电路 (IC)生产的基本工艺流程及其关键设备的国际国内水平 ,展望了IC制造工艺设备的发展趋势 ;同时介绍了微电子机械系统 (MEMS)的用途、发展方向及先进的IC制造技术在MEMS生产中应用前景     

BST-MEMS移相器开关

为了提高MEMS电容开关性能,介绍了移相器的一种新型结构——分布式电容周期性加载结构。分析发现移相器的相移度和单元可变电容的变化率有关。目前MEMS可变电容单元采用的介质基本上是氮化硅。BST薄膜作为一种性质优良的介电材料,其介电常数远大于氮化硅。从MEMS移相器开关性能的几个关键指标出发,探讨在MEMS移相器开关中,用BST薄膜代替氮化硅介质的可能性。     

微测辐射热计器件工艺开发和特性评估

依托半导体生产线开发了基于MEMS微桥结构的微测辐射热计(micro-bolometer)器件,其中,使用化学气相沉积(CVD)技术开发了非晶硅(α-Si)薄膜工艺,并将其用作微测辐射热计器件的敏感层材料,该材料在1 000?厚度下的膜厚均匀性可以控制在2%以内(1-sigma,within wafer),电阻均匀性可以控制在2%以内(1-sigma,within wafer),其室温下的电阻温度系数(TCR)可以达到-2.5%左右;采用先刻沟槽工艺技术开发了MEMS微桥结构的接触模块,以无支撑柱结构实现了其支撑和电连接结构;使用Ti/TiN薄金属薄膜作为电极层,并利用电极层图形实现该敏感层电阻器件的电连接和图形定义;开发了高性能敏感层电阻工艺技术,实现了对敏感层材料工艺损失和电极层侧面腐蚀的良好工艺控制。在完成微测辐射热计器件工艺开发后,对其进行了器件级测试和评估,结果表明：该器件室温电阻值在250 kΩ左右,且具有优异的欧姆接触特性;室温下器件级TCR在-2%左右,略低于非晶硅薄膜材料TCR的测试值;同时,对该器件进行的升温和降温测试结果表明,文中开发的敏感层材料没有滞回效应。最后...     

一种用于微拉伸系统的MEMS弹簧设计与制作

针对微拉伸测试系统支撑梁因塑性变形带来的误差,采用UV-LIGA技术制备出S型支撑弹簧来代替刚性梁,这样即可测量大变形薄膜的力学性能.实验结果表明,用UV-LIGA工艺制备的Ni金属S形弹簧具有良好的均匀性,在较大的变形范围内有很好的线弹性.     

SiH_2Cl_2-NH_3-N_2体系LPCVD氮化硅薄膜生长工艺

以自行研制的LPCVD设备所进行的工艺试验为基础,简要介绍了Si3N4薄膜的制备方法和LPCVD法制备的Si3N4薄膜的特性以及低压化学气相淀积(LPCVD)氮化硅的工艺。通过调节淀积温度、工艺气体流量、工艺压力及片距等工艺参数,最终使批量生产的氮化硅薄膜在均匀性、应力、耐腐蚀等方面均达到了使用要求。     

A cost-effective flexible MEMS technique for temperature sensing

A simplified, cost-effective flexible micro-electronic-mechanical systems (MEMS) technology has been developed for realizing a temperature-sensing array on a flexible polyimide substrate. The fabrication technique utilized liquid polyimide to form flexible film on the rigid silicon wafer using a temporary carrier during the fabrication. The platinum thin film is employed as temperature sensitive material and 8×8 temperature-sensing arrays were micromachined on the polyimide, from which the silicon wafer carrier was removed at the end of fabrication. The platinum thin film temperature sensor exhibits excellent linearity and its temperature coefficient of resistance reaches 0.00291 °C⁻¹. Because of the effective thermal isolation, the flexible temperature sensors show a high sensitivity of 1.12 Ω/°C at 10 mA to the constant drive current. The flexible MEMS technology based on liquid polyimide enables the development of flexible, compliant, robust, and multi-modal sensor skins for many other important applications, such as robotics, biomedicine, and wearable microsystems.     

用于微传感器中PZT压电薄膜的制备和图形化

采用溶胶-凝胶法在Si/Si3N4/Poly-Si/Ti/Pt基片上制备PZT压电薄膜, 为了选择更适合微电子机械系统(MEMS)器件的压电薄膜,采用一般热处理和快速热处理对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行干燥和结晶.首先,采用V(H2O):V(HCL):V(HF)＝280 mL:120 mL:4drops(4滴HF溶液)配比的腐蚀液在室温下对未结晶的PZT压电薄膜进行了湿法腐蚀微细加工;然后,对图形化好的压电薄膜进行再结晶的热处理,实验结果表明这种方法可用于压电薄膜微器件的制备.     

硅基PZT压电薄膜微传感器的结构设计和实验研究

对硅基锆钛酸铅(PZT)压电薄膜微传感器进行了结构和版图设计.根据MEMS加工工艺和标准硅基IC工艺的特点,获得了硅基PZT压电薄膜微悬臂梁结构系统工艺流程中的关键工艺技术和典型工艺条件.对PZT压电薄膜的制备和微细图形化进行了较为详细的实验研究,最后成功地制备出硅基PZT压电薄膜微传感器样品.这对集成化芯片系统的进一步发展打下了良好的实验基础.     

MEMS薄膜泊松比测试方法的研究进展

综述了MEMS薄膜泊松比的测试方法,简述了测试薄膜泊松比的目的和意义。结合测试环境与测试手段详细地列举了几类常用的测试方法:拉伸法、纳米压痕法、鼓膜法、谐振法、弯曲法和扭转变形法,介绍了各种测试方法的发展过程,并分析了各种测试方法在使用中所面临的关键问题。最后,从可操作性、精确度和适用范围等方面比较了各种方法的优劣,给出了测试方法选取的建议,并对MEMS薄膜测试技术的发展进行了展望,指出在线测试技术将推动MEMS薄膜测试技术的进一步发展。     

Crystallization and Grain Growth Kinetics for Precipitation‐Based Ceramics: A Case Study on Amorphous Ceria Thin Films from Spray Pyrolysis

The introductory part reviews the impact of thin film fabrication, precipitation versus vacuum‐based methods, on the initial defect state of the material and microstructure evolution to amorphous, biphasic amorphous‐nanocrystalline, and fully nanocrystalline metal oxides. In this study, general rules for the kinetics of nucleation, crystallization, and grain growth of a pure single‐phase metal oxide thin film made by a precipitation‐based technique from a precursor with one single organic solvent are discussed. For this a complete case study on the isothermal and non‐isothermal microstructure evolution of dense amorphous ceria thin films fabricated by spray pyrolysis is conducted. A general model is established and comparison of these thin film microstructure evolution to kinetics of classical glass‐ceramics or metallic glasses is presented. Knowledge on thermal microstructure evolution of originally amorphous precipitation‐based metal oxide thin films allows for their introduction and distinctive microstructure engineering in devices‐based on microelectromechanical (MEMS) technology such as solar cells, capacitors, sensors, micro‐solid oxide fuel cells, or oxygen separation membranes on Si‐chips.     

TiNi合金薄膜的脉冲激光沉积制备与应用

概述了三种TiNi合金薄膜的制备方法,其中重点阐述了脉冲激光沉积法,并详细介绍了TiNi合金薄膜作为微驱动元件在微流体控制系统和微操作系统中的应用.随着薄膜制备工艺和性能研究的发展,TiNi合金薄膜将在复合智能材料与结构、MEMS驱动和传感元件的设计与制造等方面具有更广阔的应用前景.