一文詳解MEMS的原理、分類、常見工藝及工具

微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）是一種將微型機(jī)械元件、傳感器、執(zhí)行器和微結(jié)構(gòu)集成在同一芯片上的技術(shù)。本文將詳細(xì)介紹MEMS的原理、分類、常見工藝以及工具。

1. MEMS的原理

• 微機(jī)械元件：MEMS利用微加工技術(shù)，將微機(jī)械元件制造在硅基底上，包括微壓力傳感器、微加速度計(jì)等。
• 傳感器和執(zhí)行器：MEMS中集成了各種傳感器（如光學(xué)傳感器、化學(xué)傳感器）和執(zhí)行器（如微泵、微閥門），實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集和控制功能。
• 微結(jié)構(gòu)集成：MEMS封裝了微型結(jié)構(gòu)，通過微米級(jí)別的精密加工實(shí)現(xiàn)功能多樣的微型系統(tǒng)。

2. MEMS的分類

• 傳感器類MEMS：包括壓力傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器等，用于測(cè)量環(huán)境參數(shù)。
• 執(zhí)行器類MEMS：包括微型馬達(dá)、微泵、微閥門等，用于控制和調(diào)節(jié)各種系統(tǒng)。
• 光學(xué)類MEMS：包括微型反射鏡、微型光柵等，用于光學(xué)成像和顯示。

3. MEMS的常見工藝

• 沉積工藝：包括化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）等，用于在硅基底上沉積材料層。
• 光刻工藝：通過光刻膠、掩膜、紫外曝光等步驟，在硅片表面制作圖案。
• 臘蝕工藝：利用蝕刻溶液對(duì)硅片進(jìn)行局部臘刻，形成微結(jié)構(gòu)。
• 離子注入工藝：通過控制離子注入能量和位置，改變硅片的導(dǎo)電性或晶格性質(zhì)。

4. MEMS的常見工具

• 掃描電子顯微鏡（SEM）：用于觀察MEMS微結(jié)構(gòu)表面形貌和尺寸特征。
• 原子力顯微鏡（AFM）：用于表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高分辨率成像及力學(xué)性質(zhì)研究。
• 微加工設(shè)備：包括光刻機(jī)、臘刻設(shè)備、離子注入設(shè)備等，用于MEMS的制造和加工。