MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文缩写。MEMS 是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，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、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的，目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。
MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。
MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用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是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域，相对于传统的机械，它们的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。采用以硅为主的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。采用与集成电路（IC）类似的生成技术，可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺，进行大批量、低成本生产，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。
完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。沿着系统及产品小型化、智能化、集成化的发展方向，可以预见：MEMS会给人类社会带来另一次技术革命，它将对21世纪的科学技术、生产方式和人类生产质量产生深远影响，是关系到国家科技发展、国防安全和经济繁荣的一项关键技术。
制造商正在不断完善手持式装置，提供体积更小而功能更多的产品。但矛盾之处在于，随着技术的改进，价格往往也会出现飙升，所以这就导致一个问题：制造商不得不面对相互矛盾的要求——在让产品功能超群的同时降低其成本。
解决这一难题的方法之一是采用微机电系统，更流行的说法是MEMS，它使得制造商能将一件产品的所有功能集成到单个芯片上。MEMS对消费电子产品的终极影响不仅包括成本的降低、而且也包括在不牺牲性能的情况下实现尺寸
和重量的减小。事实上，大多数消费类电子产品所用MEMS元件的性能比已经出现的同类技术大有提高。
手持式设备制造商正在逐渐意识到MEMS的价值以及这种技术所带来的好处——大批量、低成本、小尺寸，而且开始转向成功的MEMS公司，其所实现的成本削减幅度之大，将影响整个消费类电子世界，而不仅是高端装置。 MEMS
在整个20世纪90年代都由汽车工业主导；在过去几年中，由于iPhone和Wii 的出现，使全世界的工程师都看到运动传感器带来的创新，使 MEMS在消费电子产业出现爆炸式的增长，成为改变终端产品用户体验以及实现产品差异化的核心要素。国内MEMS芯片（Die）供应商主要有：上海微系统所、沈阳仪表所、电子部13研究所、北京微电子所等，目前形成生产的主要是MEMS压力传感器芯片（Die）。
MEMS第一轮商业化浪潮始于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。由于薄硅片振动膜在压力下变形，会影响其表面的压敏电阻曲线，这种变化可以把压力转换成电信号。后来的电路则包括电容感应移动质量加速计，用于触发汽车安全气囊和定位陀螺仪。
第二轮商业化出现于20世纪90年代，主要围绕着PC和信息技术的兴起。TI公司根据静电驱动斜微镜阵列推出了投影仪，而热式喷墨打印头现在仍然大行其道。
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器件而成为光纤通讯的补充。尽管该市场现在萧条，但微光学器件从长期看来将是MEMS一个增长强劲的领域。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它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。
第十六章纳米加工技术和微电子机械系统 按照人们的意愿在纳米尺寸的世界中自由地剪裁、安排材料的技术被称为纳米加工技术。包括扫描探针技术和精密加工技术（能量束加工等）。 纳米加工技术是纳米科学的重要基础，也包含许多尚未认识清楚的纳米科学问题。 一、纳米机械学 1. 历史由来 2. 纳米加工技术 3. 微型机械的发展 二、微电子机械系统 1. 组成和特性 2. 发展趋势 一、纳米机械学 1. 历史由来 纳米技术的灵感来自于美国的理查得·费曼。 1959年12月29日，美国著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者理查得·费曼(Richard Phillips Feynman，1918-1988)在美国物理学会召开的年会上，作了一个题为《在底层还有很大空间》“There’s Plenty of Room at the Bottom”的著名演讲。在演讲中，费曼满怀激情的说：“当我们深入并游荡在原子的周围，我们是按不同的定律活动，我们会遇到许许多多新奇的事情，能以全新的方式生产，完成异乎寻常的工作。如果有一天可以安排一个个原子，将会产生什么样的奇迹?！” 费曼给我们描述了这样一幅激动人心的画面：通过人为地操纵单个原子，来构造人们需要的特定功能的物质，这如同用原子来搭积木! 费曼在演讲中还说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”在演讲中他提到也许有一天人们会造出仅由几千个原子组成的微型机器。但在当时，这句话因为过于超前而没有引起人们的广泛注意。 直到1986年，一个专门以展望未来为职业的预言家，美国预见研究所的工程师—埃里克·得雷克斯勒(K.Eric.Drexler)运用了更为通俗和形象的描述才将27年前这个天才的思想表书清楚。他说：我们为什么不制造出成群、肉眼看不到的微型机器人，让它们在地毯上爬行，把灰尘分解成原子，再将这些原子组装成餐巾、肥皂和电视机呢？这些微型机器人不仅是一些只懂得搬原子的建筑“工人”，而且还具有绝妙的自我复制和自我维修能力，由于它们同时工作，因此速度很快而且廉价得让人难以置信。 多数主流派科学家对得雷克斯勒的想法不屑一顾，认为是一派胡言。但得雷克斯勒仍然著书立说，阐述自己的观点。有的科学家随后开始进行实验性研究。对于纳米技术，得雷克斯勒认为： “它不是小尺寸技术的延伸，它甚至根本不该被看作是技术，而是一场认知的革命。” 从石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质作成有用的形态有关。费曼质问到，为什么我们不可以从另一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以达到我们的要求呢？实际上这一灵感来自于大自然从单个分子、甚至单个原子创造物质的启示。纳米技术就是向大自然学习，力图在纳米尺度精确地操纵原子或分子来制造产品的技术，统称为“由底向上”或“由小到大“的加工技术。 2. 纳米加工技术 科学技术进步使器件和装置的尺寸越来越小，进入了纳米的范围。与之相适应的加工和制造技术，已成为国际上的研究热点，发展很快。 ①定义 按照人们的意愿在纳米尺寸的世界中自由地剪裁、安排材料的技术被称为纳米加工技术。 纳米加工技术可分为刻蚀和组装两类，包括扫描探针技术和精密加工技术（能量束加工等）。纳米加工技术将为我们设计和制造出尺寸极小而功能极强的设备。 ②纳米组装技术 由于在纳米尺度刻蚀技术已达到极限，组装技术将成为纳米科技的重要手段，日益受到人们的高度重视。 组装技术就是通过机械、物理、化学或生物的方法，把原子、分子或者分子的聚集体进行组装，形成有功能的结构单元。 纳米组装技术包括分子有序组装技术、扫描探针原子/分子搬迁技术以及生物组装技术。 i) 分子有序组装技术 科技部2006年公布的“十一五”期间首批启动的国家重大科学研究计划中，纳米研究计划项目“具有重要应用背景的纳米超分子组装体的构筑与功能研究” 名列其中，项目首席科学家是南开大学化学学院院长、“长江学者奖励计划”特聘教授刘育。刘育课题组以环糊精的分子识别和组装为突破口，在超分子组装/ 纳米超分子的研究工作中已取得重大突破。
分会场十三：微纳米光子学 主席：吴一辉（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所） 李铁（中国科学院上海微系统与信息技术研究所） 特邀报告1：半导体太赫兹光频梳 黎华，中国科学院上海微系统与信息技术研究所，博士生导师，研究 员。2009年博士毕业于中国科学院上海微系统与信息技术研究所， 然后分别在德国慕尼黑工业大学、日本东京大学、法国巴黎七大材料 与量子现象实验室开展博士后研究工作，2015年回国工作，2016年 获得中国科学院“百人计划”A类择优支持。主要研究方向为太赫兹 量子级联激光器及其光频梳、锁模激光器、太赫兹成像及高分辨光谱 技术等。在Advanced Science、Optica、Applied Physics Letters、Optics Express等期刊上发表50余篇论文，曾获“2015中国中国电子学会优秀科技工作者”，“上海市自然科学二等奖”（排名第三）、德国“洪堡”学者奖学金、日本JSPS奖学金等。担任科技部973计划课题负责人、国家自然科学基金面上项目（2项）负责人、KJW 项目（2项）负责人等。 报告摘要： 太赫兹（THz）波（频率范围：0.1-10 THz; 1 THz=1012 Hz）位于红外光和微波之间，在国防安全、生物医疗、空间等领域具有潜在应用。由于缺乏高效THz辐射源和探测器，THz波还没有被完全认知，所以其被称为THz间隙（“terahertz gap”）。在1-5 THz 频率范围内，基于半导体电泵浦的光子学器件THz量子级联激光器（quantum cascade laser, QCL）在输出功率和效率方面比电子学和差频器件高，是关键的THz辐射源器件。本报告主要介绍我们在高性能THz核心器件以及半导体光频梳方面的研究进展。在高性能核心器件方面，我们突破分子束外延生长和半导体工艺技术，研制出高功率（1.2 W）、低发散角（2.4°）、宽频率范围THz QCL器件并实现THz高速探测和多色成像。基于高性能半导体THz QCL器件，成功实现THz QCL光频梳以及双光梳。克服传统THz光谱仪在测量时间和光谱分辨率方面的缺陷，开发出基于THz QCL双光梳的紧凑型高分辨实时光谱检测系统，为将来实现新一代THz光谱仪奠定基础。
简答： 1．什么是MEMS？ 2．硅片加工包括哪几个工艺步骤？ 3．基本光刻技术包括哪几个工艺步骤？4．光刻掩膜的阴版、阳版结构与光刻胶的正胶、负胶分别搭配使用时，能够刻蚀出什么样的结构？ 5．二氧化硅层的作用是什么，及其制备方法有哪些？ 6．CVD反应步骤包括哪些？ 7．完成扩散工艺需要哪些步骤？ 8．湿法腐蚀技术包括哪两种，用化学方程式解释说明硅湿法腐蚀机理 9．硅自停止腐蚀技术包括哪几种，简要说明其中一种自停止腐蚀技术？ 10．如何通过自停止腐蚀技术制备“微喷嘴”，简要叙述其工艺步骤。 词汇： 1．Moore’s Law 2．pressure sensors 3．accelerometers 4．flow sensors 5．inkjet printers 6．deformable mirror devices 7．gas sensors 8．micromotors 9．microgears 10．lab-on-a-chip systems 11．Sacrificial layer process 12．Deep reactive ion etching 13．Wafer bonding 14．Piezoelectric films 15．Bulk-micromachining 16．Surface micromachining 17．Integrated Circuit Processes 18．Crystal growth 19．Oxidation 20．Lithography 21．Etching 22．Diffusion and ion implantation 23．Metallization 24．Chemical vapor deposition 25．Assembly and packaging 26．Crystal plane 27．Diamond structure 28．Doping 29．Crystal oriention 30．Isotropic etching of silicon 31．Anisotropic etching of silicon 32．Dopant dependent etch stop 33．Electrochemical etch stop 34．P-N Junction Etch Stop 35．Dry Etching 36．epitaxial 37．Silicon substrate 38．high-aspect-ratio MEMS领域英文文献翻译： Czochralski（CZ）pulled method Melt ultrapure polycrystalline silicon and small amount of dopant in a quartz crucible under an inert atmosphere. Clamp and dip a small single crystal see, with normal to its bottom face carefully aligned along a predetermined direction into the molten silicon. Once the temperature equilibrium is established, the temperature of the melt in the vicinity of the seed crystal is reduced, and silicon from melt begins to freeze out onto the seed crystal. The added materal is a structurally perfect extension of the seed crystal. The seed crystal is slowly rotated and withdrawn from the melt => more and more silicon to freeze out on the bottom of growing crystal. Typical pull rate for 100mm dia ～20cm/hr. Plasmas Apply 1.5 kVDC over 15 cm, field is 100 V/cm. Breakdown of argon when electrons transfer a kinetic energy of 15.7 eV to the argon gas (electrons migrate from the cathode to the anode). These energetic collisions generate a second electron and a positive ion for each successful strike (ions migrate from the anode to the cathode). If creating an avalanche of ions and electrons, we get a
XXX有限公司 年产300万套微机电系统（MEMS）项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/364715466.html, 高级工程师：高建
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目负责人 (1) 1.1.6项目投资规模 (1) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (2) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目承建单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (4) 1.6主要经济技术指标 (4) 1.7综合评价 (5) 第二章项目背景及必要性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目的提出 (8) 2.3项目建设必要性分析 (9) 2.3.1加快江西省工业结构调整的需要 (9) 2.3.2推进战略性新兴产业节能环保事业发展的需要 (9) 2.3.3顺应我国微机电系统（MEMS）行业快速发展的需要 (10) 2.3.4满足市场需求、促进企业长足发展的需要 (11) 2.3.5增加就业带动相关产业链发展的需要 (11) 2.3.6促进项目建设地经济发展进程的的需要 (12) 2.4项目可行性分析 (12) 2.4.1政策可行性 (12) 2.4.2市场可行性 (13) 2.4.3技术可行性 (13) 2.4.4管理可行性 (13)
第三章行业市场分析 (14) 3.1我国微电子产业发展状况分析 (14) 3.2我国微机电系统（MEMS）行业发展现状分析 (15) 3.3我国微机电系统（MEMS）产品特点分析 (16) 3.4微机电系统（MEMS）市场应用前景分析 (18) 3.5市场分析结论 (20) 第四章项目建设条件 (21) 4.1地理位置选择 (21) 4.2区域投资环境 (21) 4.2.1区域概况 (21) 4.2.2区域地形地貌条件 (22) 4.2.3区域气候水文条件 (22) 4.2.4区域交通条件 (23) 4.2.5区域经济发展条件 (23) 第五章总体建设方案 (25) 5.1土建方案 (25) 5.1.1方案指导原则 (25) 5.1.2土建方案的选择 (25) 5.2工程管线布置方案 (26) 5.2.1给排水 (26) 5.2.2供电 (26) 5.3主要建设内容 (27) 5.4道路设计 (27) 5.5总图运输方案 (27) 5.6土地利用情况 (28) 5.6.1项目用地规划选址 (28) 5.6.2用地规模及用地类型 (28) 第六章产品方案 (29) 6.1产品生产方案 (29) 6.2产品特点与优势 (29) 6.3产品标准 (30) 6.4产品生产规模确定 (30) 6.7技术工艺概述 (30) 第七章原料供应及设备选型 (32) 7.1主要原材料供应 (32) 7.2主要设备选型 (32)
微电子机械系统（MEMS）技术在军工和民生的应用及发展趋势 引言 微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems,简称MEMS）是20世纪80年代末在成熟的微电子设计和加工技术的基础上发展起来的一种新兴技术，它是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究设计制造具有特定功能的微型装置。它结合了机械可动结构和大规模、低成本、微电子加工的优点，在微小尺度上实现与外界电、热、光、声、磁等信号的相互作用。微电子机械系统通常指特征尺度大于1nm小于1μm，结合电子和机械部件并集成了IC工艺的装置。MEMS在航空、航天、军事、汽车、生物医学、环境监控等人们所接触到的几乎所有领域都有十分广阔的应用前景，它是未来国防领域及国民生活领域的关键技术和支撑技术。 MEMS的突出特点有： 1．微型化：MEMS硬件不仅体积小而且重量轻，耗能低，惯性小，谐振频率高。 2．以硅为主要材料，机械电器性能较好；硅的强度、硬度和弹性模量与铁相当，密度类似铝，热传导接近钨。 3．多样化：MEMS含有数字和总线接口，具有在网络中应用的条件，便于与PC系统集成。 4．集成化：可以把不同功能，不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成在一起，或形成微传感器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系 统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的MEMS。 5．多学科交叉：MEMS技术集成了电子信息，机械制造，材料与自动控制，物理，化学等诸多学科，并应用了当今许多高科技成果。 MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，MEMS工艺已经应用于军民生活中。本文就它在国防和民用领域的应用作一介绍，并分析它未来的发展前景。 一、MEMS技术在军事设备中的应用状况 众所周知，最尖端的科技总是先应用于国防，MEMS也一样，军事领域是它应用最早的领域之一。这很大程度上推动了MEMS技术的飞速发展。当前，MEMS 技术在军事上的应用被世界各个国家所重视。美国国防部高级研究计划局（DARPA）把MEMS技术确认为美国急需发展的新兴技术，并资助了大量MEMS项目，大力 发展小型惯性测量装置、微全分析系统、RF传感器、网格传感器、无人值守传感 器等项目，应用于单兵携带、战场实时监测、毒气以及细菌检测、武器安全、保险 和引信、弹道修正、子母弹开仓控制、超低功率无线通信信号处理、高密度低功耗 的数据存储器件、敌我识别系统等方面。MEMS在军用设备中的应用日渐广泛和深 入。 1.1MEMS技术对武器平台的优化 在海上武器应用方面，MEMS引信保险和引爆装置已成功用于潜艇鱼雷对抗武器上。引信保险和引爆装置的工作包括三个独立步骤:发射鱼雷后解除 炸药保险，引爆（引信）和防止在不正确的时间爆炸（保险）。使用镀有金属 层的硅结合巧妙的封装技术，MEMS引爆装置要比传统装置小一个数量级， 可安装在6.25英寸的鱼雷上，这是其他技术很难办到的。 在陆地应用方面，包括灵活而且坚固的爆破装置、发射装置和其他使用MEMS 惯性制导系统的武器平台。MEMS加速度计能承受火炮发射时产生接近10.5g 的冲击力，可以为制导导弹提供一种经济的制导系统，同时使导弹的可靠性
机械系统方案设计 微电子机械系统技术将机电系统的实用性、智能化和多样化发展到了一个全新的高度。当今微电子机械系统技术已经对农业、环境、医疗、军事等领域产生了重大的影响，也影响着人们的生产和生活方式，相信在不久的以后微电子机械系统技术将会成为我国社会经济发展不可或缺的重要部分，为我国经济发展起到巨大的推动作用。下面请看小编带来的机械系统方案设计！ 机械系统方案设计微电子机械系统主要结构有微型传感器、制动器以及处理电路。其是一种微电子电路与微机械制动器结合的尺寸微型的装置，其在电路信息的指示下可以进行机械操作，并且还能够通过装置中的传感器来获取外部的数据信息，将其进行转化处理放大，进而通过制动器来实现各种机械操作。而微电子机械系统技术是以微电子机械系统的理论、材料、工艺为研究对象的技术。微电子系统并不只是单纯的将传统的机电产品微型化，其制作材料、工艺、原理、应用等各个方面都突破了传统的技术限制，达到了一个微电子、微机械技术结合的全新高度。微电子机械系统是一种全新的高新科学技术，其在航天、军事、生物、医疗等领域都有着重要的作用。 1. 2微电子机械系统技术的特点 尺寸微型化
传统机械加工技术的最小单位一般是cm，而微电子机械系统技术下的机械加工往往最小单位已经涉及到了微米甚至纳米。这以尺寸的巨大变化使得微电子机械系统技术下的原件具有微型化的特点，其携带方便，应用领域更加广阔。 集成化 微电子机械系统技术下的原件实现了微型化为器件集成化提供了有力的基础。微型化的器件在集成上具有无可比拟的优势，其能够随意组合排列，组成更加复杂的系统。 硅基材料 微电子机械系统技术下的器件都是使用硅为基加工原料。地面表面有接近30%的硅，经济优势十分明显。硅的使用成本低廉这就使得微电子机械系统技术的下的器件成本大大缩减。硅的密度、强度等于铁相近，密度与铝相近，热传导率与钨相近。 综合学科英语 微电子机械系统技术几乎涉及到所有学科，电子、物理、化学、医学、农业等多个学科的顶尖科技成果都是微电子机械系统技术的基础。众多学科的最新成果组合成了全新的系统和器件，创造了一个全新的技术领域。 体微机械加工技术 体微机械加工技术主要将单晶硅基片加工为微机械机构的工艺，其最大的优势就是可以制作出尺寸较大的器件，
1、M E M S的概念？列举三种以上M E M S产品及应用？ 微机电系统(MEMS：Micro Electro-Mechanical System)指微型化的器件或器件组合，把电子功能与机械的、光学的或其他的功能相结台的综合集成系统，采用微型结构(包括集成微电子、微传感器和微执行器；这里“微”是相对于宏观而言)，使之能在极小的空间内达到智能化的功效。 微机电系统主要特点在于：(1)能在极小的空间里实现多种功能；(2)可靠性好、重量小且能耗低； (3)可以实现低成本大批量生产。 主要应用领域、产品：压力传感器、惯性传感器、流体控制、数据存储、显示芯片、生物芯片、微型冷却器、硅材油墨喷嘴、通信等。 2、何谓尺度效应？在MEMS设计中，如何利用尺度效应？ 当构件缩小到—定尺寸范围时将会出现尺寸效应，即尺寸的减小将引起响应频率、加速度特性以及单位体积功率等—系列性能的变化。构件特征尺寸L与动力学特性关系如表所示。 不同性质的作用力与尺寸的依赖关系不同，从而在微观研究中所占比重有所不同。例如，电磁力与尺寸是L2，L3，L4的关系，幂次较高，从而相对影响铰小；而静电力与尺寸是L0，L-2的关系，幂次较低，影响程度较大。 3、湿法刻蚀和干法刻蚀的概念及其在MEMS中的应用？ 刻蚀就其形式来说可分为有掩膜刻蚀和无掩膜刻蚀，无掩膜刻蚀较少使用。有掩膜刻蚀又可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀一般用化学方法，这种方法刻蚀效率高，成本低，但是其刻蚀精度不高，公害产重(用大量的化学试剂)。干法刻蚀种类很多，有溅射刻蚀、离于铣、反应离子刻蚀和等离子刻蚀等。干法刻蚀中包括了化学反应和物理效应，因此其刻蚀精度较高，且适用于各种材料，包括半导体、导体和绝缘材料。 刻蚀分为湿法到蚀和干法刻蚀。它是独立于光刻的重要的一类微细加工技术，但刻蚀技术经常需要曝光技术形成特定的抗蚀剂膜，而光刻之后一般也要靠刻蚀得到基体上的微细图形或结构，所以刻蚀技术经常与光刻技术配对出现。经常采用的化学异向刻蚀方法又称为湿法刻蚀，它具有独持的横向欠刻蚀特性，可以使材料刻蚀速度依赖于晶体取向的特点得以充分发挥。干法刻蚀是指利用一些高能束进行刻蚀。以往的硅微细加工多采用湿法刻蚀。 4、键合的概念，有几种形式？有何用途？ 一个微型机电系统集微传感器、驱动器及处理器于一体，是一个复杂的智能微系统。其制造工艺，有硅表面微加工工艺、硅的体微加工工艺、硅微电子工艺以及非硅材料的微加工工艺。因此，如果把一个微机电系统建筑于同一硅基片上，那它首先不能克服微系统需用硅及作硅材料多样性上的矛盾；其次它无法解决微传感器、微处理器以及微驱动器集成于同一基片结构复杂性的矛盾；最后，在同一基片上无法解决硅表面及体微加工、非硅材料微加工工艺相容性上的矛盾。 如果将整个微机电系统按结构、材料及微加工工艺的不同，分别在不同基片上执行微加工工艺，然后将两片或多片基片在超精密装配设备上对准，并通过键合手段，把它们连接成一完整的微系统，这是获得低成本、高合格率及质量可靠的微系统的唯一途径。因此，键合技术成为微机电系统制作过程中的重要微加工工艺之一，它是微系统组封装技术的重要组成部分。 键合技术主要可分为硅熔融键合（SFB）和静电键合两种。 按界面的材料性质，键合工艺总体上可分为两大范畴，即硅／硅基片的直接键合和硅／硅基片的间接键合，后者又可扩展到硅／非硅材料或非硅材料之间的键合。对于硅／硅间接键合，按键合界面沉积的材料不同，其键合机制也不同，如沉积的是玻璃膜，按不同的玻璃性质，可以进行阳极键合或低温熔融键合；如果沉积的是金膜(或锡膜)，则进行共晶键合；用环氧或聚酰亚胺进行直接粘合。此外，还可借助于其他手段，如超声、热压及激光等技术进行键合。
微电子与纳电子学系 00260011 晶体管的发明和信息时代的诞生 1学分 16学时 The Invention of Transistors and the Birth of Information Age 晶体管的发明，是二十世纪最重要的科技进步。晶体管及以晶体管核心的集成电路是现代信息社会的基础，对社会的进步起着无以伦比的作用。晶体管的发明，源于19世纪末20世纪初物理学、电子学以及相关技术科学的迅速成熟。晶体管的发明造就了一大批物理学家、工程师。晶体管的发明，也随之产生了许多著名的研究机构与重要的公司，如贝尔实验室、仙童公司、Intel等都与晶体管的发明密切相关。“以铜为鉴，可正衣寇；以古为鉴，可知兴替；以人为鉴，可明得失”。晶体管发明作为现代科技史上的重大事件发生过鲜为人知的重要经验和教训，涉及科研管理、人才和科学方法等诸多方面，可以从成功和失败两个方面为后人提供十分重要的借鉴与启示。本课程试图从晶体管的发明到信息社会的诞生，探讨技术革命和创新的方向，为大学低年级学生将来从事科学研究建立正确的思想观。所讨论的课题包括，科学预见和准确选题的重要性、科学研究的方法、放手研究的政策、知人善任和合理配备专业人才等。 00260051 固体量子计算器件简介 1学分 16学时 Introduction to solid-state quantum computing devices 作为量子力学和信息学的交叉，量子信息学是最近二十多年迅速发展起来的新兴学科，量子信息处理技术能够完成许多经典信息技术无法实现的任务。比如，一旦基于量子信息学的量子计算机得以实现，其在几分钟内就可解决数字计算机几千年才能解决的问题，那么用它就可及时地破解基于某些数学问题复杂性假定之上的传统保密通信的密钥，从而对建立于经典保密系统行业的信息安全构成根本性的威胁。这种新兴技术的实现可以直接地应用于国防，政治，经济和日常生活。本课程在此大的学术背景下展开，主要介绍最有希望成为量子比特的固体量子相干器件的基本原理和目前的研究状况，以及如何用这些器件实现量子计算。 00260061 量子信息处理的超导实现 1学分 16学时 Quantum information process and its implemention with superconducting devices 基于半导体集成电路的经典信息处理技术已渗透到我们生活的各个方面，信息处理器件，例如个人电脑和手机，为我们生活质量的提高提供了强有力的技术支持。但是经典信息处理技术的继续发展面临着技术上的瓶颈，其性能很难在现有技术路线上继续提高。一种新型的完全基于量子力学原理的量子信息处理技术，有望提高信息处理的效率并解决一些经典信息处理技术无法解决的问题。量子信息处理技术的成功实施，将为我们提供绝对保密的量子通信技术和高效的量子计算机。本课程将学习量子信息处理的基本原理；超导材料的基本特性以及利用超导器件实现量子信息处理的原理与方法。通过文献调研和小组讨论等方式了解利用超导器件实现量子信息处理的最新进展和面临的挑战，探讨可能的解决方案。 00260071 智能传感在社会生活中的应用 1学分 16学时 Smart Sensing in Social Activities 智能传感已经深入到社会生活的每个领域，深刻地影响着我们的社会组织方式和行为方式。本课程采用视频、图片等多媒体方式，以活泼生动地方式，向具有不同专业背景的学生深入浅出地讲述智能传感器及其在社会和生活中的应用。例如，在文化与智能传感器章节中，结合大家熟知的电影形象《指环王》中的“咕噜”，介绍智能运动传感器在电影制作中的应用；结合《机械战警》中的形象，介绍脑机接口传感器在脑神经科学研究及帕金森症等疾病治疗中的应用。在传感器与智能交通章节中，介绍汽车中种类繁多的传感器对未来无人驾驶汽车的作用。在传感器与智能家居章节中，介绍iphone手机中集成的多种传感器，及其功能扩展。在传感器与现代国防章节中，结合南斯拉夫亚炸馆事件，介绍控制炸弹穿透多层建筑后再爆炸的
第37卷第1期 光电工程V ol.37, No.1 2010年1月Opto-Electronic Engineering Jan, 2010 文章编号：1003-501X(2010)01-0019-06 微/纳结构三维形貌高精度测试系统 谢勇君1,2,3，史铁林2,3，刘世元2 ( 1. 暨南大学电气自动化研究所，广东珠海 519070； 2. 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉 430074； 3. 武汉光电国家实验室(筹) 光电材料与微纳制造研究部，武汉 430074 ) 摘要：为实现微/纳结构三维形貌的高精度测量，提出利用显微干涉技术和偏振技术相结合的方法来研制微/纳结构三维形貌亚纳米级精度测试系统。首先，利用五步相移干涉技术采集5幅带有π/2相移增量的干涉条纹图。然后，通过Hariharan五步相移算法得到包裹相位图。最后，利用分割线相位去包裹算法和相位高度关系转换得到微/纳结构三维形貌。在测试过程中通过偏振片产生强度可调的线偏振光，再由1/2波片改变偏振光在分光镜中的分光比，补偿参考镜与试件的反射性能差异，可得到亮度适中且对比度高的干涉条纹图，从而有利于实现微/纳结构三维形貌的高精度测量。系统的轮廓算术平均偏差R a的重复测量精度可达0.06 nm，最大示值误差不到±1%，示值变动性不到0.5%。通过对标准多刻线样板、硅微麦克风膜和硅微陀螺仪折叠梁的三维形貌测量验证了系统的有效性和实用性。 关键词：微/纳结构；显微干涉；偏振技术；三维形貌 中图分类号：TH741.8 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-501X.2010.01.04 Measurement System for 3D Profile of Micro/Nano Structures with High Resolution XIE Yong-jun1,2,3，SHI Tie-lin2,3，LIU Shi-yuan2 ( 1. Institute of Electric Automatization, Jinan University, Zhuhai 519070, Guangdong Province, China; 2. State Key Laboratory of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 3. Division of Optoelectronic Materials & Micro-Nano Manufacture, Wuhan National Laboratory for Opto-electronics, Wuhan 430074, China ) Abstract: In order to test 3D profile of micro/nano structures with high resolution, a measurement system was developed based on microscopic interferometry and polarization technique. First, five interferograms with π/2-phase increase were acquired by five-step phase-shift interferometry. Then wrapped phase maps were calculated with Hariharan five-step-phase-shift algorithm. Finally, 3D profile of micro/nano structure could be gotten with branch-cut unwrapping algorithm and the phase-height formula. A polarizer provided a polarization beam and adjusted its illumination power. The polarized beam was parceled into two perpendicular directions by a polarization-beam splitter, and the intensities proportion of the two beams could be adjusted by rotating a 1/2-waveplate making it possible to compensate the differences of the reflectances between the sample and the reference mirror. This arrangement allowed that the interferograms had the advantages of high contrast and optimum intensity, and this was useful to increase system 收稿日期：2009-07-13；收到修改稿日期：2009-09-03 基金项目：国家自然科学基金重点项目(50535030); 国家自然科学基金(50775090); 新世纪优秀人才支持计划(NCET-06-0639); 国家博士后科学基金(20070410930); 广东省自然科学基金博士研究启动项目(9451063201002281); 广东高校优秀青年创新人才 培育项目(LYM08019)；广西制造系统与先进制造技术重点实验室开放课题基金; 暨南大学青年基金项目(51208027). 作者简介：谢勇君(1977-)，女(汉族)，广西全州人。讲师，博士，主要研究工作是精密测控技术。E-mail:xyj919@https://www.doczj.com/doc/364715466.html,。
1、微机电制造工艺有哪些，及其主要技术特征是哪些？ 目前，常用的制作微机电系统器件的技术主要有三种。 第一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段，即利用大机器制造小机器，再利用小机器制造微机器的方法。 第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工，形成硅基微机电系统器件。 第三种是以德国为代表的LIGA(即光刻、电铸和塑铸)技术，它是利用X射线光刻技术，通过电铸成型和塑铸形成深层微结构的方法。 上述第二种方法与传统IC工艺兼容，可以实现微机械和微电子的系统集成，而且适合于批量生产，已经成为目前微机电系统的主流技术。LIGA技术可用来加工各种金属、塑料和陶瓷等材料，并可用来制做深宽比大的精细结构(加工深度可以达到几百微米)，因此也是一种比较重要的微机电系统加工技术。LIGA技术自八十年代中期由德国开发出来以后得到了迅速发展，人们已利用该技术开发和制造出了微齿轮、微马达、微加速度计、微射流计等。第一种加工方法可以用于加工一些在特殊场合应用的微机械装置，如微型机器人、微型手术台等。 2、在微机电系统制造过程中，常用的材料有哪几种，每一种材料的优缺点。陶瓷、金属、硅材料。常用的是硅。硅的优点？回答出主要特征。 答：压电材料、记忆合金、巨磁材料、 半导体材料：硅及其化合物等 电致伸缩材料：压电陶瓷、氧化锌、石英等 磁致伸缩材料：镍钛合金 压电材料的优点1、充当容性负载, 在静态操作时需要非常小的功率,简化电源需求。2、充当容性负载,需要非常小的功率在静态操作,简化电源需求。3、可达到大约1/1000的张力 记忆合金的优点1、产生很大的力2、比着其他材料有很大的变形3、没有污染和噪声 缺点 1 延迟效应2、根据专门的应用必须分类 硅是用来制造集成电路的主要原材料。由于在电子工业中已经有许多实用硅制造极小的结构的经验，硅也是微机电系统非常常用的原材料。硅的物质特性也有一定的优点。单晶体的硅遵守胡克定律，几乎没有弹性滞后的现象，因此几乎不耗能，其运动特性非常可靠。此外硅不易折断，因此非常可靠，其使用周期可以达到上兆次。一般微机电系统的生产方式是在基质上堆积物质层，然后使用平板印刷和蚀刻的方法来让它形成各种需要的结构。硬度非常强，相对较轻 3、在制造微机电系统时，其中最主要的环节是框架，主要由哪几种工艺，每一种工艺的条件制作薄膜有几种工艺，每一种工艺的优缺点。 硅表面微机械加工技术包括制膜工艺和薄膜腐蚀工艺。制膜工艺包括湿法制膜和干式制膜。湿法制膜包括电镀（LIGA工艺）、浇铸法和旋转涂层法、阳极氧化工艺。其中LIGA工艺是利用光制造工艺制作高宽比结构的方法，它利用同步辐射源发出的X射线照射到一种特殊的PMMA感光胶上获得高宽比的铸型，然后通过电镀或化学镀的方法得到所要的金属结构。干式制膜主要包括CVD（Chemical Vapor Deposition）和PVD（Physical Vapor Deposition）。薄膜腐蚀工艺主要是采用湿法腐蚀，所以要选择合适的腐蚀液。 3、在制造微机电系统时，其中最主要的环节是frame，主要由哪几种工艺，每一种工艺的条件制作薄膜有几种工艺，每一种工艺的优缺点。
MEMS系统及其封装技术的研究报告 微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS）是以微细加工技术为基础，将微传感器、微执行器和电子线路、微能源等有机组合在一起的微机电器件、装置、或系统。微机电既可以根据电路信号的指令控制执行元件，实现机械驱动，也可以利用传感器探测或接受外部信号。传感器将转换后的信号经电路处理后，再由执行器转换为机械信号，完成命令的执行。可以说，MEMS技术是一种获取、处理和执行操作的集成技术，它是一种多学科交叉的前沿性领域，几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，例如电子、机械、材料和能源。但是，由于对MEMS封装的认识一直落后于MEMS器件的研究，封装已成为妨碍MEMS商业化的主要技术瓶颈。 一、MEMS系统的特点、存在的问题 与常规机电系统相比，MEMS系统的主要优点包括：系统微型化，MEMS器件体积小，精度高、重量轻，尺寸精度可达到纳米量级；制造材料性能稳定，MEMS的主要材料是硅；批量生产成本低；能耗低，灵敏度和工作效率高；集成化程度高等。 但是，按照摩尔定律的预测，在不断追求电子元器件的高集成度、高密度的同时，MEMS 系统也存在一些问题，例如尺寸效应；材料性能主要是对于MEMS硅衬底上的薄膜的机械性能和电性能的分析；黏附问题；静电力问题；摩擦问题；检测问题；薄膜应力以及表面粗糙度问题。 二、MEMS封装 MEMS封装的分类方式有两种：一种是按封装材料分，可分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装；另一种是按密封特性分，可分为气密封装和非气密性封装。通常金属封装和陶瓷封装为气密封装，而塑料封装为非气密封装。 1.MEMS封装的自身特性包括以下几点： 1）专用性 MEMS中通常都有一些可动部分或悬空结构，如硅等空腔、梁、沟、槽、膜片甚至是流体部件。 2）复杂性 由于多数MEMS封装外壳的负责性，对芯片纯化、封装保护提出了特殊要求。某些MEMS 的封装及其技术比MEMS还新颖，不仅技术难度大，而且对封装环境的洁净度要求更高。 3）空间性 为给MEMS可活动部分提供足够的可动空间，需在外壳上进行刻蚀，或留有一定的槽型及其他形状的空间。 4）保护性 在晶片上制成的MEMS，在完成封装之前，始终对环境的影响极其敏感。MEMS封装的各操作工序（划片、烧结、互联、密封等），需要采用特殊的处理方法，提供相应的保护措施。 5）可靠性 6）经济性 2.几种重要的 MEMS封装技术 MEMS封装经过多年的发展，出现了一些比较完善的封装技术和封装形式，比如键合技术、倒装芯片技术、多芯片封装技术以及3D封装等。 1）键和技术 键合技术是MEMS中最为关键、最具挑战性的技术，由于MEMS器件包含多种立体结构和多种材料层，MEMS元件的键合要比微电子元件困难得多。键合技术分为引线键合和表面键合两种。其中引线键合的作用是从核心元件引人和导出电连接。根据键合时所用能量
微电子机械系统 陈迪 微电子机械系统（Micro Electro Mechanical System）简称MEMS，是集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理控制电路、接口、电源等于一体的机械装置。它将自然界各种物理量，如声、光、压力、加速度、温度以及生物、化学物质的浓度信息转化为电信号，并将电信号送入微处理器得到指令，指令被随即发送到微执行器上，对自然界的变化做出相应反应。MEMS的特点是体积小、重量轻、能耗低、可靠性高和可批量制造。 微电子机械系统技术 微电子机械系统技术在欧洲也称为微系统技术（Microsystem Technology，MST），是近年来飞速发展的一门高新技术，它综合集成了微电子工艺和其他微加工工艺，加工制造各种微型传感器和微型执行器，并将其综合集成。微电子机械系统技术包含了材料、设计与模拟、加工制造、封装、测试五个方面。 MEMS的材料包括导体、半导体和绝缘材料几类。根据不同的使用环境，MEMS材料要求耐高温、耐低温、耐腐蚀和耐辐射。在微传感器和微执行器的制造中，MEMS需要使用具有各种功能的材料，如压电材料、压阻材料、磁性材料和形状记忆合金等。 MEMS设计与模拟技术包括了专用集成电路（application specific integrated circuit，ASIC）设计、机械微结构设计、加工工艺流程设计、掩模板设计，以及微传感器和微执行器结构参数优化与性能模拟等。 MEMS加工技术主要分为硅微加工技术和非硅微加工技术两类。MEMS硅微加工技术应用了微电子常规工艺，包括氧化、薄膜制备、光刻、刻蚀、电镀、离子注入等。MEMS技术与微电子技术的区别是，前者可以制造悬空或可活动的微结构，以及具有高深宽比的三维立体微结构，它主要采用硅表面工艺和体硅工艺技术（包括牺牲层工艺，湿法、干法各向同性和各向异性刻蚀工艺以及键合工艺等）来实现。 非硅MEMS微加工技术包括LIGA、激光、电火花等微加工技术。LIGA技术是Lithographie、Galvanoformung和Abformung三个德语单词的缩写，该技术包含了同步辐射X射线光刻、微电铸和微复制三个工艺步骤，能制备高深宽比聚合物和金属微结构，并能采用微复制工艺进行批量生产。由于同步辐射光源和X光掩模板成本较高，所以近年来不采用同步辐射光源的准LIGA技术发展迅速，如采用SU8紫外厚光刻胶的UV-LIGA技术，采用激光微加工的Laser-LIGA技术和采用硅深刻蚀工艺的DEM技术等。由日本开发的精密机械微加工技术由于不能批量生产而最终未能产业化。
微纳机电系统 一．引言 微/纳米科学与技术是当今集机械工程、仪器科学与技术、光学工程、生物医学工程与微电子工程所产生的新兴、边缘、交叉前沿学科技术。微/纳米系统技术是以微机电系统为研究核心，以纳米机电系统为深入发展方向，并涉及相关微型化技术的国家战略高新技术。微机电系统(Micro Electro Mechanical System, MEMS ) 和纳机电系统(Nano Electro Mechanical System, NEMS )是微米/纳米技术的重要组成部分，逐渐形成一个新的技术领域。MEMS已经在产业化道路上发展，NEMS还处于基础研究阶段。 从微小化和集成化的角度，MEMS (或称微系统)指可批量制作的、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，直至接口、通讯和电源等于一体的微型器件或系统。而NEMS(或称纳系统) 是90年代末提出来的一个新概念，是继MEMS 后在系统特征尺寸和效应上具有纳米技术特点的一类超小型机电一体的系统，一般指特征尺寸在亚纳米到数百纳米，以纳米级结构所产生的新效应(量子效应、接口效应和纳米尺度效应) 为工作特征的器件和系统。 二．微纳系统的意义、应用前景 由于微/纳机电系统是一门新兴的交叉和边缘学科，学科还处于技术发展阶段，在国内外尚未形成绝对的学科和技术优势；微/纳米技术还是一项支撑技术，它对应用背景有较强的依赖性，目前它的主要应用领域在惯导器件、军事侦察、通信和生物医学领域，以及微型飞机和纳米卫星等产品上。 2.1.重要的理论意义和深远的社会影响 微/纳米系统技术是与其它广泛学科具有互动作用的重要的综合技术，涉及学科领域广泛。微/纳米系统技术是认识和改造微观世界的高新技术，微/纳米系统是结构集成化、功能智能化的产物。微/纳米系统表现出的智能化程度高、实现的功能趋于多样化。例如，微机电系统不仅涉及到微电子学、微机械学、微光学、微动力学、微流体学、微热力学、材料学、物理学、化学和生物学等广泛学科领域，而且会涉及从材料、设计、制造、控制、能源直到测试、集成、封装等一系列的技术环节。 微/纳米系统技术的发展以之为基础，反过来也将带动相关学科和技术的发展。世界上著名的大学，如美国麻省工学院、加州大学伯克利分校、卡麦基隆大学，以及圣地亚国家实验室等无不把发展微/纳米技术作为重要的研究方面。我国一些著名大学尽管研究方向侧重不一，但也无一例外地重点发展微/纳米技术，实现学科群跨越式发展。 2.2.巨大的经济效益 微机电系统在美、欧、日等发达国家已经形成了一个新兴产业，仅美国微机电系统2005年的商业产值预计可达650亿美元。以控制汽车安全气囊展开的微加速度计为例，估计未来几年内，由分立组件构成的传统加速度计将全部被微加速度计所代替。传统加速度计的单件成本超过50美元，而基于MEMS技术的同类微加速度计的单件成本仅为5到10美元。相比之下，微加速度计更小、更轻、更可靠，功能更趋于完善。 2.3.国防建设的要求 现代军事装备正朝着微型化、集成化、高精度方向发展，微机电系统充分适应了这一趋势，特别是在活动空间狭小，操作精度要求高，功能高度集成的航空航天等领域有广阔的应用潜力。微型飞机( UAV)在未来战争中日益显示出特殊地位，成为最具发展潜力的现代作战武器之一；利用微机械数组进行机翼流体状态检测，并通过微致动来实现宏观飞行控制有望改变传统飞机的模式，并改善其机动性能；微型喷射技术可以有效地实现导弹、卫星等航空