微电子机械技术的现状与发展

】微电子机械技术是国际上新兴的科学前沿，它的发展会象微电子技术那样引发一场新的产业革命。本文介绍了微电子机械技术的主要工艺以及在微结构、微传感器、微执行器和微系统方面的研究进展，并对今后的研究动态进行了论述。

微电子机械技术的现状与发展

微电子机械技术是国际上新兴的科学前沿，它的发展会象微电子技术那样引发一场新的产业革命。本文介绍了微电子机械技术的主要工艺以及在微结构、微传感器、微执行器和微系统方面的研究进展。

微电子机械系统中的残余应力问题

残余应力一直是微系统技术 (MST)发展中一个令人关注的问题 ,它影响着MEMS器件设计、加工和封装的全过程。文中考虑薄膜中残余应力的起源 ,介绍测量残余应力的主要方法 ,并就计算薄膜中残余应力的Stoney公式及其推广形式作了详细的讨论 ,针对微尺度下残余应力对MEMS结构力学行为的影响 。

微电子机械系统的力学特性与尺度效应

针对微电子机械系统 (MEMS)材料的力学特性、工艺过程对力学特性的影响以及微执行器、微机器人的尺度效应等力学问题进行了研究。从力学角度提出了硅和常用的薄膜材料作为MEMS结构材料时应遵循的设计和加工原则 ,并系统地分析、归纳了静电、电磁、压电、形状记忆合金等各种微执行器的尺度效应特征。通过对机器蚂蚁、微型飞机、微型机器鱼等微机器人在微尺度下的动力学特性分析 ,得到微机器人在尺寸越小时越容易被驱动的结论 。

基于微电子机械系统微型光谱仪的研究与进展

结合已报道的微型光谱仪,介绍了微电子机械系统技术在多种微型光谱仪中的应用,详细阐述了这些微型光谱仪的原理和相应的制作工艺,并展望了随着微电子机械系统技术的发展,微型光谱仪的应用前景和发展趋势。

基于微电子机械系统的光学电流传感器原理与设计

光学电流传感器解决了传统电流互感器的缺点,但仍然存在生产困难、性能易受环境温度影响等不足,MEMS作为一种新兴技术,可批量生产各种性能良好的微电子器件,该文提出了将MEMS技术用于检测高压交流电的光学电流传感器。高压侧的传感装置由Rogowski线圈、MEMS扭转微镜和双光纤准直器组成。文中介绍了器件的高压侧敏感原理和光学检出原理,给出了器件的结构参数条件、模态分析和温度补偿结果,并利用ANSYS与Matlab软件对器件的性能进行了仿真模拟和分析。理论结果表明：温度补偿后,温度变化±50K时测试误差为0．2%,400A、2000A电流下的灵敏度分别为0．001dB/A与0．09dB/A,说明了基于MEMS技术的光学电流传感器具有一定的研究价值。

多晶硅微电子机械构件材料强度尺寸效应研究

为了解构件尺寸的微型化给材料的强度带来的影响 ,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验法来测量多晶硅微构件弯曲强度 ,利用电磁驱动微拉伸装置测试了抗拉强度。试验研究表明 ,多晶硅微构件的弯曲强度和抗拉强度表现出随构件尺寸的减小而增加的尺寸效应。统计分析表明 ,多晶硅微构件的平均弯曲强度为 ( 2 .885± 0 .40 8)GPa ,其平均抗拉强度为 ( 1.36± 0 .14 )GPa。

微电子机械系统中典型构件的力电耦合分析及其应用研究

力电耦合是大多数微电子机械系统 (尤其是以静电驱动的微机械 )的重要特征。文中采用有限元 (FEM )结合边界元 (BEM)的方法来混合求解MEMS中的力电耦合问题 ,利用自行研制的程序给出了几种典型构件 (平行板、悬臂梁和固支梁 )的分析结果 ,并同其他商业软件 (ANSYS和Intellisuite)的计算结果进行比较。同时 。

微电子机械系统中微尺度热物性研究进展

微电子机械系统 (MEMS)是结合微电子技术和微机械加工技术制造而成的微型机电一体化系统。MEMS中薄膜材料的厚度可达到微米、亚微米直至纳米量级。由于微尺度效应 ,薄膜材料的导热规律及其各种热物性参数 (如比热、热导率、热扩散率等 )与常规材料显著不同。设计MEMS时必须充分考虑微尺度效应 ,并使用合理的热物性参数值 ,才能保证微电子机械系统的热稳定性。本文从理论建模、实验测试和计算机模拟三个方面总结了近年来微尺度薄膜热物性的研究进展。

微电子机械系统在生物医学领域中的应用

本文介绍了国际上微电子机械系统研究的状况以及发展趋势；阐述了目前微电子机械系统在生物医学中的应用和研究开发的方向；并详细地介绍了日本在微小血管检测系统方面所作的研究工作；最后提出了应用于医疗领域中的微电子机械系统的发展前景。

应用于微电子机械系统中多孔硅的研究

针对多孔硅在MEMS中作为牺牲层和绝热层的应用,主要研究了电化学腐蚀法制备多孔硅的实验条件与多孔硅深度及其孔隙率间的关系,实验发现电化学腐蚀法制备多孔硅的腐蚀速率在腐蚀前期阶段基本是一定值(电流密度为80mA/cm2时为1.3μm/min,电流密度为40 mA/cm2时为0.4μm/min),但到腐蚀后期阶段随着孔深的增加有所下降.同时发现对于不同的腐蚀电流密度,多孔硅的孔隙率都有随腐蚀时间的延长先增加后降低的趋势,用Beale模型可以很好的解释这一现象.最后,针对多孔硅在制备后易发生龟裂的现象,用拉曼光谱分析了多孔硅的内部应力情况,结果表明随多孔硅孔隙率的上升其内部残余应力有增加的趋势.

一种新的低成本微电子机械系统微针加工方法

提出了一种新的空心微针阵列加工方法,利用三次同步辐射曝光和显影过程来加工微针．通过无掩膜曝光实现显影腐蚀的侧向扩展,从而获得微针的尖部形状;为克服因同步辐射光源的光束为近似椭圆高斯分布所造成的微针呈椭圆形及微针在各个方向上的强度不均匀问题,采用正交两次曝光方法来补偿同步辐射光源的光束分布不均匀性．这种方法工艺过程非常简单,并且无需任何特殊装置．文中所有实验是在日本立命馆大学的超导压缩存储环同步辐射光源AURORA的第13条线上完成的．实验结果表明,利用这种新方法可以非常方便地加工出高质量的空心微针,实现微针阵列的低成本、批量化制造．

基于微电子机械系统技术的高灵敏度电容式微传声器的研制

基于微电子机械系统（ＭＥＭＳ）技术的微传声器是当前国际上研究的热点。使用 ＭＥＭＳＩ艺制备的薄膜一般有着不可忽视的残余应力，极大的降低了膜的机械灵敏度。理论分析和数值模拟表明，纹膜结构可在不改变工艺条件的前提下，显著的降低残余应力的不良影响，大幅度增加膜的灵敏度。本文提出了一种使用ＭＥＭＳ技术制作的纹膜结构电容式微传声器，其制作工艺简单、重复性好，所用材料也能与 ＩＣＩ艺很好的兼容。圆片级测试的结果表明，在 １０ Ｖ的偏置电压下，这种微传声器在 ７ ｋＨｚ以下具有平直的频响，开路灵敏度可达 ４０ ｍv／Ｐａ，而其占用的芯片面积仅为 １．５ ×ｌ．５ ｍｍ２。进一步的研究可望将信号处理电路集成于片内，形成完整的微声学系统。

微电子机械技术的发展与现状

文章回顾了微电子机械技术的发展历程和研究内容 ,介绍了国内外一些具有发展前景的微电子机械系统 。

微电子机械系统(MEMS)及其应用的研究

微型机电系统技术是一个新兴的技术领域。本文介绍了微电子机械系统 (MEMS)的特点和关键技术 ,讨论了MEMS的应用 。

微电子与微电子机械系统(MEMS)中的现代光学测试技术

介绍了微电子和微电子机械系统 (MEMS)中几种常用的变形和形貌测量方法以及相关的测量设备。其中相移云纹干涉技术用于微电子器件的面内位移测量 ,灵敏度可达到纳米量级。显微栅线投影技术用于MEMS的离面变形和形貌测量 ,灵敏度可达 0 .1微米。

微电子机械系统

本文对国外微电子机械系统（ＭＥＭＳ）的研究现况作了评述。介绍了ＭＥＭＳ的主要技术和它的应用情况，对国外的一些主要研究机构的情况进行了分析，最后就我国ＭＥＭＳ的发展提出了一些建议。

微电子机械系统的尺寸效应

针对微电子机械系统(MEMS)在特征尺寸处于微米量级时呈现的特性与宏观机械不同,阐述了尺寸效应对MEMS基础理论研究的重要意义。研究了尺寸的相对性、绝对性以及尺寸效应的基本概念,讨论了几何尺寸效应和力尺寸效应以及其他一些重要物理量的尺寸效应,提出了广义尺寸效应及狭义尺寸效应,为MEMS创新设计及基础理论的系统性研究提出一个新的切入点。

微电子机械虚拟设计系统研究

本文提出了基于虚拟现实技术的 MEMS虚拟设计系统 ,给出了 MEMS计算机辅助设计系统的解决方案 .通过这套 MEMS虚拟设计系统 ,设计人员可以观察并评测其设计的外观和功能 ,使得在实际MEMS器件制作工艺之前 ,就能获得大量的器件运行数据和修正信息 ,提高 MEMS器件设计制作的效率 ,缩短开发周期 .

微电子机械系统研究领域的最新进展——IEEE MEMS 2018国际会议综述

18年1月21日至25日在英国贝尔法斯特会展中心举行(见图1),吸引了来自世界各国相关领域的600余位专家学者,共同探讨微纳传感工艺等领域的最新进展与科学前沿。此次会议的大会主席由来自瑞士电子与微技术中心(CSEM)的Michel Despont教授与爱尔兰都柏林城市大学的Jens Ducrée教授共同担任,并设置了最佳口头报告奖与最佳张贴报告奖,得到了国际电气与电子工程协会(IEEE)与IEEE机器人与自动化学会等多个国际组织的大力支持。