一文詳解MEMS的原理、分類、常見工藝及工具

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

1. MEMS的原理

• 微機械元件：MEMS利用微加工技術，將微機械元件制造在硅基底上，包括微壓力傳感器、微加速度計等。
• 傳感器和執(zhí)行器：MEMS中集成了各種傳感器（如光學傳感器、化學傳感器）和執(zhí)行器（如微泵、微閥門），實現信號采集和控制功能。
• 微結構集成：MEMS封裝了微型結構，通過微米級別的精密加工實現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，用于測量環(huán)境參數。
• 執(zhí)行器類MEMS：包括微型馬達、微泵、微閥門等，用于控制和調節(jié)各種系統(tǒng)。
• 光學類MEMS：包括微型反射鏡、微型光柵等，用于光學成像和顯示。

3. MEMS的常見工藝

• 沉積工藝：包括化學氣相沉積（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：利用蝕刻溶液對硅片進行局部臘刻，形成微結構。
• 離子注入工藝：通過控制離子注入能量和位置，改變硅片的導電性或晶格性質。

4. MEMS的常見工具

• 掃描電子顯微鏡（SEM）：用于觀察MEMS微結構表面形貌和尺寸特征。
• 原子力顯微鏡（AFM）：用于表面拓撲結構的高分辨率成像及力學性質研究。
• 微加工設備：包括光刻機、臘刻設備、離子注入設備等，用于MEMS的制造和加工。