MEMS Techonology 2018-02-12T14:30:11+00:00

MEMS Techonology

Our Technology

MEMS是微型机电系统(Micro-Electro-Mechanical-System)的简称

它从集成电路技术发展而来,是以微电子、微机械及材料科学为基础所形成的工艺平台

基于微机电系统的传感器是一种小型化设备,由1至100μm(微米)的元件组成,在一个衬底上将传感器、信号处理电路、执行器集成起来,代表着传感器领域最先进的科技

与传统传感器相比较,MEMS传感器具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可提升信噪比(通过补偿电路改进信号质量)、可实现多功能传感,更适合批量化成产、实现智能化等特点

MEMS传感器的种类包括早期较为成熟的MEMS压力传感器、加速度传感器、陀螺仪、MEMS温湿度传感器、MEMS气体传感器等,产品涵盖汽车、电子、机械、医疗、民用消费等各个领域

 

现有的传统气体传感器器件的基地以陶瓷管或平板陶瓷为主,能耗较高;敏感材料多采用厚膜结构或常规的纳米材料,在灵敏度和稳定性上存在着欠缺,更致命的一点在于其制造方法的复杂性,需要多道工艺导致低成本的量产受阻

相比之下,MEMS气体传感器基于硅基底层,解决了能耗问题;利用纳米薄膜作为敏感材料使得传感器的灵敏度、响应时间以及稳定性得到提升;准LIGA、LIGA技术的出现加快了MEMS产线的大批量成的量产受阻

工艺

  • MEMS传感器的加工技术并非机械式,而是采取类似于集成电路的批量处理方式,所涉及的工艺包括光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、化学机械抛光等。由于其结构特性, 必须采用微加工技术制造。一般来说,一个8英寸的硅片能切割出1000个以上的MEMS传感器芯片。
  • 微加工技术指硅的体微加工技术、表面微加工技术和特殊微加工技术。体加工技术是指沿着硅衬底的厚度方向对硅衬底进行刻蚀的工艺,包括湿法刻蚀和干法刻蚀;表面微加工是采用薄膜沉积、光刻以及刻蚀工艺,通过在牺牲层薄膜上沉积结构层薄膜,然后去除牺牲层释放结构层实现可动结构。
  • 有时需要将两块基片粘合起来以获得复杂的结构,实现更多功能,此时就需要结合技术,主要有阳极键合、硅直接键合、扩散键合、LIGA、电镀、微模铸等方法。
  • 其中LIGA技术是深度X射线刻蚀、电铸成型、塑料铸膜等技术的结合,是微加工的一种新方法。

流程

  • 首先利用深度同步辐射X射线在数百微米厚的PMMA光刻胶上刻蚀出较大深宽比的光刻胶图形;
  • 利用光刻胶层下面的金属膜作为电极进行电镀,将显影后的光刻胶所形成的三维立体结构间隙用金属填充,直到光刻胶上面完全覆盖了金属为止,形成一个与光刻图形互补稳定的相反结构图形;
  • 由于深度X射线光刻代价大,在批量生产中采用字母膜方式进行注膜复制(塑铸);