MEMS有哪些特点?体微机械MEMS加工技术你了解吗?

时间：2021-04-27 00:11:39

关键字： MEMS 指数 MEMS制造技术

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[导读]为增进大家对MEMS的认识，本文将对MEMS的这3个特点进行阐述，并介绍MEMS制造技术中的体微机械加工技术予以介绍。

MEMS在工业领域具有诸多应用，原因在于MEMS具备很多优良特点。比如，MEMS的特点包括微型化、批量生产、集成化。为增进大家对MEMS的认识，本文将对MEMS的这3个特点进行阐述，并介绍MEMS制造技术中的体微机械加工技术予以介绍。如果你对MEMS技术具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、MEMS特点

(一)微型化

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。MEMS系统与一般的机械系统相比，不仅体积缩小，而且在力学原理和运动学原理，材料特性、加工、测量和控制等方面都将发生变化。在MEMS系统中，所有的几何变形是如此之小(分子级)，以至于结构内应力与应变之间的线性关系(虎克定律)已不存在。MEMS器件中摩擦表面的摩擦力主要是由于表面之间的分子相互作用力引起的，而不是由于载荷压力引起。MEMS器件以硅为主要材料。硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当。密度类似于铝，热传导率接近铜和钨，因此MEMS器件机械电气性能优良。

(二)批量生产

MEMS采用类似集成电路(IC)的生产工艺和加工过程，用硅微加工工艺在一硅片上可同时制造成百上千个微型机电装置或完整的MEMS。使MEMS有极高的自动化程度，批量生产可大大降低生产成本;而且地球表层硅的含量为2%。几乎取之不尽，因此MEMS产品在经济性方面更具竞争力。

(三)集成化

MEMS可以把不同功能、不同敏感方向或制动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和微执行器阵列。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高可靠性和稳定性的微型机电系统。

二、MEMS制造技术——体微机械加工

在体微机械加工中，将衬底的大部分，即单晶硅，一种非常稳定的机械材料，被特别地移除，形成三维的MEMS器件。一种用于体微机械加工的MEMS三维结构示意图

微器件的体微机械加工制造通常采用自上而下的制造技术，即在制备好的硅片上刻蚀，以制造出三维MEMS元件。它是一种减法工艺，使用湿各向异性腐蚀或干法蚀刻，如反应离子蚀刻(RIE)，以创建大的坑，槽和通道。通常用于湿法蚀刻的材料包括硅和石英，而干法蚀刻通常用于硅、金属、塑料和陶瓷。

·湿法蚀刻

在湿法蚀刻中，通过将材料(通常是硅片)浸入化学蚀刻剂的液浴中来去除材料。这些腐蚀剂可以是各向同性的(HNA—HF、HNO3和Ch3COOH的混合物)或各向异性(KOH)。各向异性腐蚀剂在优选方向上腐蚀速度更快;蚀刻取决于衬底的晶体取向。

·干法蚀刻

在干法刻蚀中，高能离子在等离子体相内加速，向待蚀刻的材料提供反应所需的额外能量。MEMS最常见的形式是反应离子刻蚀(RIE)，它利用射频(RF)功率形式的附加能量来驱动化学反应。