MEMS研究的歷史
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日期:2020-02-21
編輯:硅時代
MEMS技術被譽為21世紀帶有革命性的高新技術,它的誕生和發展是“需求牽引”和“技術推動”的綜合結果。
隨著人類社會全面向信息化邁進,信息系統的微型化、多功能化和智能化是人們不斷追求的目標,也是電子整機部門的迫切需求。信息系統的微型化不僅使系統體積大大減小、功能大大提高,同時也使性能、可靠性大幅度上升,功耗和價格卻大幅度降低。目前,信息系統的微型化不單是電子系統的微型化,如果相關的非電子系統小不下來,整個系統將難以達到微型化的目標。
電子系統可以采用微電子技術達到系統微型化的目標,而對于非電子系統來說,盡管人們已做了很大努力,其微型化程度遠遠落后于電子系統,這已成為整個系統微型化發展的瓶頸。
MEMS技術設計微電子、微機械、微光學、新型材料、信息與控制,以及物理、化學、生物等多種學科,并集約了當今科學技術的許多高新技術成果。
在一個襯底上將傳感器、信號處理電路、執行器集成起來,構成微電子機械系統,是人們很早以來的愿望。這個技術在1987年被正式提出,并在近10年來取得了迅速發展。推動力可歸納為以下3點:
(1)以集成電路為中心的微電子學的飛躍進步提供了基礎技術。在過去的40年中,集成電路的發展遵循摩爾定律,即按每3年特征尺寸減小0.7倍、集成度每3年翻一番的規律發展。據分析,IC特征尺寸的指數減小規律還將繼續10 ~ 20年。目前,IC工藝已進入超深亞微米階段,并可望到2012年達到0.05μm,將研制生產巨大規模集成電路(GSI集成度大于109)和單片系統集成(SOC)。IC的發展將為研制生產MEMS提供堅實的技術基礎。
(2)MEMS的發展始于20世紀60年代,是微電子和微機械的巧妙結合。MEMS的基礎技術主要包括硅各向異性刻蝕技術、硅/硅鍵合技術、表面微機械技術、LIGA技術等,已成為研制生產MEMS必不可少的核心技術。尤其是20世紀90年代開發的LIGA技術,成功地解決了大深寬比光刻的難題,為研制開發三維微機械的加速度傳感器、微型陀螺以及各類微執行器、微型構件如微馬達、微泵、微推進器、微振子、微電極、微流量計等奠定了工藝技術基礎。
(3)新材料、微機械理論、加工技術的進步,使得單片微電子機械系統正在變為現實。由于MEMS技術的發展迅速,1987年決定把它從IEEE國際微機器人與過程操作年會分開,單獨召開年會。目前在美、日、歐三地每年輪回一次。