MEMS研究的历史
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日期:2020-02-21
编辑:硅时代
MEMS技术被誉为21世纪带有革命性的高新技术,它的诞生和发展是“需求牵引”和“技术推动”的综合结果。
随着人类社会全面向信息化迈进,信息系统的微型化、多功能化和智能化是人们不断追求的目标,也是电子整机部门的迫切需求。信息系统的微型化不仅使系统体积大大减小、功能大大提高,同时也使性能、可靠性大幅度上升,功耗和价格却大幅度降低。目前,信息系统的微型化不单是电子系统的微型化,如果相关的非电子系统小不下来,整个系统将难以达到微型化的目标。
电子系统可以采用微电子技术达到系统微型化的目标,而对于非电子系统来说,尽管人们已做了很大努力,其微型化程度远远落后于电子系统,这已成为整个系统微型化发展的瓶颈。
MEMS技术设计微电子、微机械、微光学、新型材料、信息与控制,以及物理、化学、生物等多种学科,并集约了当今科学技术的许多高新技术成果。
在一个衬底上将传感器、信号处理电路、执行器集成起来,构成微电子机械系统,是人们很早以来的愿望。这个技术在1987年被正式提出,并在近10年来取得了迅速发展。推动力可归纳为以下3点:
(1)以集成电路为中心的微电子学的飞跃进步提供了基础技术。在过去的40年中,集成电路的发展遵循摩尔定律,即按每3年特征尺寸减小0.7倍、集成度每3年翻一番的规律发展。据分析,IC特征尺寸的指数减小规律还将继续10 ~ 20年。目前,IC工艺已进入超深亚微米阶段,并可望到2012年达到0.05μm,将研制生产巨大规模集成电路(GSI集成度大于109)和单片系统集成(SOC)。IC的发展将为研制生产MEMS提供坚实的技术基础。
(2)MEMS的发展始于20世纪60年代,是微电子和微机械的巧妙结合。MEMS的基础技术主要包括硅各向异性刻蚀技术、硅/硅键合技术、表面微机械技术、LIGA技术等,已成为研制生产MEMS必不可少的核心技术。尤其是20世纪90年代开发的LIGA技术,成功地解决了大深宽比光刻的难题,为研制开发三维微机械的加速度传感器、微型陀螺以及各类微执行器、微型构件如微马达、微泵、微推进器、微振子、微电极、微流量计等奠定了工艺技术基础。
(3)新材料、微机械理论、加工技术的进步,使得单片微电子机械系统正在变为现实。由于MEMS技术的发展迅速,1987年决定把它从IEEE国际微机器人与过程操作年会分开,单独召开年会。目前在美、日、欧三地每年轮回一次。