tổng quan thiết bị vi cơ điện tử

tong quan

M icro E lectro M echanical S ystems) thiết bị cơ khí nhỏ được xây dựng vào chip bán dẫn và được

đo bằng micromet.Trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu từ những năm 1980, các thiết bị MEMS bắt đầu thực như các sản phẩm thương mại vào giữa những năm 1990 Chúng được sử dụng để làm áp lực, nhiệt độ, hóa chất và độ rung cảm biến, phản xạ ánh sáng và chuyển mạch cũng như gia tốc cho túi khí, điều khiển xe, máy tạo nhịp và trò chơi Công nghệ này cũng được sử dụng để làm cho đầu in phun, microactuators để đọc / ghi và tất cả các thiết bị chuyển mạch quang phản ánh chùm tia sáng, cổng ra thích hợp Thấy gia tốc

MEMS và MOEMS

Khi các thành phần quang học được bao gồm trong một thiết bị MEMS, nó được gọi là một hệ thống

vi quang điện (MOEMS) Ví dụ, thêm một cảm biến quang để một con chip silicon tạo thành một thiết bị MOEMS Xem micromachine ,MEMS gương , DLP và chuyển đổi quang học

MEMS Vs Công nghệ nano

Đôi khi MEMS và công nghệ nano là những thuật ngữ được sử dụng thay thế cho nhau, bởi vì cả hai đều thỏa thuận với các đối tượng microminiaturized Tuy nhiên, họ là rất khác nhau MEMS đề với việc tạo ra các thiết bị được đo bằng micromet, trong khi giao dịch nantotechnology với thao tác nguyên tử ở cấp độ nano mét

MEMS dựa trên chuyển mạch quang

Trong một chuyển đổi tất cả các-quang, MEMS gương phản ánh tín hiệu đầu vào một cổng ra mà không quan tâm đến tốc độ dòng hoặc giao thức Công nghệ này được dự kiến sẽ là phương pháp chủ đạo để xây dựng thiết bị chuyển mạch quang tử

MicroMachines mẫu

Hệ thống EFAB Microfabrica là MEMS đầu tiên quá trình đúc để chấp nhận các tập tin CAD như đầu vào, biến thiết kế của khách hàng vào MicroMachines nhanh hơn nhiều so với phương pháp truyền thống EFAB xây dựng các thiết bị một lớp kim loại tại một thời điểm Trong hình ảnh này, hình vuông ở phía trên là một thiết bị microfluidics với lối đi nội bộ sử dụng cho một "phòng thí nghiệm trên một con chip." Các thiết bị đa cánh tay (trung tâm) là một vòi phun nhiên liệu Phía dưới bên trái là một gia tốc, và phía dưới bên phải là một điện dẫn được sử dụng trong các mạch RF (Hình ảnh lịch sự của Microfabrica Inc,www.microfabrica.com)

MEMS dựa trên tốc

Trục kép tốc nhiệt MEMSIC là một thiết bị bán dẫn MEMS dựa trên hoạt động khái niệm như bong bóng không khí trong một mức độ xây dựng Hình vuông ở giữa của chip này là một điện trở mà nóng lên một bong bóng khí Các hình vuông lớn hơn tiếp theo có cặp nhiệt độ có thể cảm nhận vị

trí của bong bóng nước nóng như là thiết bị nghiêng hoặc tăng tốc (Hình ảnh lịch sự của MEMSIC, Inc)

Tải về máy tính để bàn Bách khoa toàn thư về máy tính của bạn, iPhone hoặc Android.

 Câu hỏi chưa được trả lời

 Câu trả lời mới

 Q & A mục

 Phiếu giảm giá

 Hướng dẫn

 Đăng nhập

 Ghi tên

 Tìm kiếm

 Thiết lập

 Đầu đóng góp

 Trung tâm Trợ giúp

Quê hương

Video chọn:

Lên trên



o



Chơi

Brain cực khoái và ASMR Whisperers là gì?



Chơi

Làm thế nào Công cụ Thở Trong Diesel tàu ngầm?



Chơi

Học sinh được Dựa vào Adderall quá nhiều?



Chơi

Ask us anything

Optogenetics và chức năng não tăng cường



o











o







 o









 o







Xem video Khoa học hơn

Wikipedia trên Answers.com:

Hệ thống vi cơ điện tử

Lên trên

Trang chủ > Thư viện > Miscellaneous > Wikipedia

Hệ thống vi cơ điện tử ( MEMS ) (cũng viết là vi cơ điện , vi điện tử hoặc vi điện tử và các hệ

thống vi cơ điện tử ) là công nghệ của thiết bị rất nhỏ; nó kết hợp ở kích thước nano vào hệ thống

cơ điện nano (NEMS) và công nghệ nano MEMS cũng được gọi là MicroMachines (tại Nhật Bản),

hoặc hệ thống công nghệ vi - MST (ở châu Âu).

MEMS là riêng biệt và khác biệt với tầm nhìn giả thuyết của công nghệ nano phân tử hoặc phân tử điện tử MEMS được tạo thành từ các thành phần giữa 1-100 micromet trong kích thước (tức là 0,001-0,1 mm), và các thiết bị MEMS thường có kích thước từ 20 micromet (20 phần triệu của mét) để milimet (tức là 0,02-1,0 mm) Họ thường bao gồm một đơn vị trung ương xử lý dữ liệu (bộ

vi xử lý) và một số thành phần tương tác với bên ngoài như vi cảm [ 1 ] Tại các quy mô kích thước, cấu trúc tiêu chuẩn của vật lý cổ điển không phải là luôn luôn có ích Vì diện tích bề mặt lớn để tỷ

lệ thể tích MEMS, hiệu ứng bề mặt như tĩnh điện và làm ướt chiếm ưu thế hơn hiệu ứng âm lượng như quán tínhhoặc khối nhiệt

Tiềm năng của máy rất nhỏ đã được đánh giá cao trước khi công nghệ đã tồn tại mà có thể làm cho họ-xem, ví dụ,Richard Feynman nổi tiếng 1959 bài giảng 's Có Nhiều phòng tại đáy MEMS đã trở thành thực tế khi họ có thể được chế tạo bằng cách sử dụng sửa đổi chế tạo thiết bị bán dẫn công nghệ, thường được sử dụng để làm cho thiết bị điện tử Chúng bao gồm đúc và mạ, khắc axit ướt ( KOH , TMAH ) và khắc khô ( Rie và DRIE), công tia lửa điện (EDM), và các công nghệ khác có khả năng sản xuất các thiết bị nhỏ Một ví dụ đầu tiên của một thiết bị MEMS là resonistor - Một cộng hưởng điện nguyên khối [ 2 ] [ 3 ]

Nội dung

1 Vật liệu cho sản xuất MEMS

o 1.1 Silicon

o 1.2 Polyme

o 1.3 kim loại

o 1.4 Gốm sứ

2 MEMS quá trình cơ bản

o 2.1 quá trình lắng đọng

 2.1.1 lắng đọng vật lý

 2.1.1.1 lắng đọng hơi vật lý (PVD)

 2.1.2 hóa chất lắng đọng

o 2.2 Patterning

 2.2.1 Lithography

 2.2.1.1 ảnh thạch

 2.2.1.2 điện tử khắc chùm tia

 2.2.1.3 Ion khắc chùm tia

 2.2.1.4 Ion theo dõi công nghệ

 2.2.1.5 X-quang khắc

 2.2.2 kim cương khuôn mẫu

o 2,3 quá trình Etching

 2.3.1 khắc ướt

 2.3.1.1 khắc đẳng hướng

 2.3.1.2 Anisotropic khắc

 2.3.1.4 điện hóa khắc

 2.3.2.1.1 Xenon difluoride khắc

 2.3.2.2 Plasma khắc

 2.3.2.2.2 khắc ion phản ứng (Rie)

o 2.4 chuẩn bị Die

3 MEMS công nghệ sản xuất

o 3.1 nghệ vi số lượng lớn

o 3.2 Bề mặt nghệ vi

o 3.3 tỉ lệ cao (HAR) vi chế silicon

4 ứng dụng

5 cấu trúc Công nghiệp

6 Xem thêm

7 tài liệu tham khảo

8 Liên kết ngoài

Nguyên liệu cho sản xuất MEMS

Chế tạo MEMS phát triển từ công nghệ xử lý trong bán dẫn chế tạo thiết bị , tức là những kỹ thuật

cơ bản là sự lắng đọng của các lớp vật liệu, khuôn mẫu bằng cách in ảnh litô và khắc để sản xuất các hình dạng yêu cầu [ 4 ]

Silicon

Silicon là vật liệu được sử dụng để tạo ra hầu hết các mạch tích hợp được sử dụng trong điện tử tiêu dùng trong ngành công nghiệp hiện đại Các nền kinh tế của quy mô , sẵn sàng của vật liệu chất lượng cao giá rẻ và khả năng kết hợp các chức năng điện tử làm cho silicon hấp dẫn đối với một loạt các ứng dụng MEMS Silicon cũng đã lợi thế đáng kể làm tệ thông qua tài sản vật chất của

nó Ở dạng đơn tinh thể, silicon là một gần như hoàn hảo Hookean vật chất, có nghĩa là khi nó được uốn cong có hầu như không có hiện tượng trễ và do đó hầu như không có tiêu hao năng lượng Cũng như làm cho chuyển động rất lặp lại, điều này cũng làm cho silicon rất đáng tin cậy vì

nó rất ít bị mệt mỏivà có thể có tuổi thọ dịch vụ trong phạm vi tỷ đến hàng nghìn tỷ của chu kỳ mà không vi phạm

Polyme

Mặc dù ngành công nghiệp điện tử cung cấp một nền kinh tế quy mô cho ngành công nghiệp silicon, silicon tinh thể vẫn là một vật liệu phức tạp và tương đối đắt tiền được sản xuất Polyme mặt khác có thể được sản xuất với số lượng rất lớn, với một loạt các đặc tính vật chất Thiết bị MEMS có thể được làm từ polyme bằng quá trình như ép , dập nổihoặc stereolithography và đặc biệt thích hợp để vi lỏng các ứng dụng như hộp mực thử nghiệm máu một lần

Kim loại

Kim loại cũng có thể được sử dụng để tạo MEMS yếu tố Trong khi kim loại không có một số trong những lợi thế hiển thị bằng silicon về tính chất cơ học, khi được sử dụng trong phạm vi hạn chế của

họ, kim loại có thể triển lãm độ rất cao về độ tin cậy Kim loại có thể được gửi bằng mạ điện, bốc hơi, và các quá trình phún xạ Kim loại thường được sử dụng bao

gồm vàng , niken , nhôm , đồng , crôm , titan , vonfram , bạch kim , và bạc

Gốm sứ

Các nitrua silic, nhôm và titan cũng như silicon carbide và các đồ gốm đang ngày càng áp dụng trong MEMS chế tạo do sự kết hợp lợi thế của tính chất vật liệu AlN kết tinh trong cấu trúc

wurtzite và do đó cho thấy pyroelectric và áp điện tính cho phép các bộ cảm biến, ví dụ, với nhạy cảm với lực lượng bình thường và cắt [ 5 ] TiN , mặt khác, một cuộc triển lãm cao độ dẫn điện và lớn mô đun đàn hồi cho phép để thực hiện các chương trình truyền động điện MEMS với màng siêu

mỏng Hơn nữa, sức đề kháng cao của TiN chống lại hội đủ điều kiện biocorrosion vật liệu cho các ứng dụng trong mơi trường hữu cơ và trong cảm biến sinh học

Quá trình cơ bản MEMS

Biểu đồ này là khơng hồn thành:

Quy trình cơ bản

Quá trình lắng đọng

Một trong những khối xây dựng cơ bản trong chế biến MEMS là khả năng gửi phim mỏng của vật liệu với độ dày bất cứ nơi nào giữa một vài nano mét đến khoảng 100 micromet

Lắng đọng vật lý

Cĩ hai loại quy trình lắng đọng Họ là như sau

Lắng đọng hơi vật lý (PVD)

Lắng đọng hơi vật lý bao gồm một quá trình trong đĩ một vật liệu được lấy ra từ một mục tiêu, và lắng đọng trên bề mặt Kỹ thuật để làm điều này bao gồm quá trình phún xạ , trong đĩ một chùm ion giải phĩng các nguyên tử từ một mục tiêu, cho phép họ di chuyển qua các khơng gian can thiệp

và tiền đặt cọc nền mong muốn, và bay hơi (lắng đọng) , trong đĩ một vật liệu được bốc hơi từ một nhắm mục tiêu bằng cách sử dụng nhiệt (nhiệt bay hơi) hoặc một chùm tia điện tử (e-tia bay hơi) trong một hệ thống chân khơng

Lắng đọng hĩa học

Kỹ thuật lắng đọng hĩa học bao gồm lắng đọng hơi hĩa chất ("tim mạch"), trong đĩ một dịng khí nguồn phản ứng trên bề mặt phát triển vật liệu mong muốn Điều này cĩ thể được chia thành các loại tùy thuộc vào các chi tiết kỹ thuật, ví dụ, LPCVD (thấp áp lắng đọng hơi hĩa chất)

và PECVD (Plasma Enhanced lắng đọng hơi hĩa chất)

Phim oxit cũng cĩ thể được phát triển bởi các kỹ thuật của quá trình oxy hĩa nhiệt , trong đĩ (thường là silicon) wafer được tiếp xúc với oxy và / hoặc hơi nước, để phát triển một lớp bề mặt mỏng của silicon dioxide

Khuơn mẫu

Tạo hình trong MEMS là sự chuyển giao của một mô hình thành một vật liệu.

Thuật in thạch bản

In thạch bản trong bối cảnh MEMS thường là chuyển giao một mô hình thành một vật liệu quang tiếp xúc chọn lọc với một nguồn bức xạ như ánh sáng Một vật liệu cảm quang là một chất trải qua một sự thay đổi tính chất vật lý của nó khi tiếp xúc với nguồn bức xạ Nếu một vật liệu cảm quang được chọn lọc tiếp xúc với bức xạ (ví dụ bằng cách che một số các bức xạ) các mô hình của bức xạ trên vật liệu được chuyển giao cho các vật liệu tiếp xúc, như các thuộc tính của vùng tiếp xúc và chưa phơi sáng khác nhau

Khu vực tiếp xúc này sau đó có thể được gỡ bỏ hoặc điều trị cung cấp một mặt nạ cho chất nền cơ bản ảnh thạchthường được sử dụng bằng kim loại hoặc lắng đọng màng mỏng khác, khắc axit ướt

và khô

In ảnh litô

KRF ARF Immersion EUV

Chùm tia điện tử in thạch bản

Bài chi tiết: điện tử khắc chùm tia

Chùm tia điện tử in thạch bản (thường viết tắt là e-beam lithography) là thực hành quét một chùm electron trong một khuôn mẫu thời trang trên một bề mặt được phủ một bộ phim (gọi

là chống lại ), [ 7 ] ("phơi bày" các kháng) và của chọn lọc loại bỏ hoặc tiếp xúc hoặc không tiếp xúc với khu vực của chống ("phát triển") Mục đích, như với in ảnh litô , là để tạo ra các cấu trúc rất nhỏ trong chống lại mà sau đó có thể được chuyển giao cho các vật liệu chất nền, thường khắc Nó được phát triển để sản xuất mạch tích hợp , và cũng được sử dụng để tạo ra các công nghệ

nano kiến trúc

Ưu điểm chính của chùm tia điện tử in thạch bản là nó là một trong những cách để đánh bại các giới hạn nhiễu xạ của ánh sáng và làm cho các tính năng trong nanomet chế độ Hình

thức maskless in thạch bản đã tìm thấy sử dụng rộng rãi trong mặt nạ quang định được sử dụng trong in ảnh litô , sản xuất khối lượng thấp của các thành phần bán dẫn, và nghiên cứu & phát triển

Hạn chế chính của chùm tia điện tử in thạch bản là thông, nghĩa là thời gian rất dài phải mất để lộ toàn bộ một wafer silicon hoặc chất nền thủy tinh Một thời gian tiếp xúc lâu dài để lại cho người sử dụng dễ bị tổn thương để chùm trôi dạt hoặc bất ổn có thể xảy ra trong quá trình tiếp xúc Ngoài

ra, thời gian quay xung quanh để làm lại hoặc tái thiết kế được kéo dài không cần thiết nếu mô hình là không được thay đổi lần thứ hai

Ion khắc chùm tia

Được biết, tập trung-ion khắc chùm tia có khả năng viết dòng cực kỳ tốt (ít hơn 50 dòng nm và không gian đã đạt được) mà không có tác dụng gần Tuy nhiên, do lĩnh vực văn bản trong

ion-beam lithography là khá nhỏ, mô hình khu vực rộng lớn phải được tạo ra bằng cách ghép nối các lĩnh vực nhỏ

Ion công nghệ theo dõi

Ion công nghệ theo dõi là một công cụ cắt sâu với một giới hạn độ phân giải khoảng 8 nm áp dụng đối với bức xạ khoáng chất kháng, kính và polyme Nó có khả năng để tạo ra các lỗ hổng trong các màng mỏng mà không cần bất kỳ quá trình phát triển Độ sâu cấu trúc có thể được xác định bằng cách phạm vi ion hoặc bằng độ dày vật liệu Tỉ lệ lên đến vài 10 4 có thể đạt được Kỹ thuật này có thể định hình và kết cấu vật liệu ở một góc độ nghiêng được xác định Mẫu ngẫu nhiên, đơn ion cấu trúc theo dõi và mô hình nhằm mục đích bao gồm các bài hát duy nhất cá nhân có thể được tạo ra

X-quang khắc

X-quang khắc, là một quá trình được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử chọn lọc loại bỏ các

bộ phận của một màng mỏng Nó sử dụng tia X để chuyển một mô hình hình học từ một mặt nạ để một cản quang hóa học nhạy cảm ánh sáng, hoặc đơn giản là "chống lại" trên bề mặt Một loạt các phương pháp điều trị hóa học sau đó engraves mô hình sản xuất vào vật liệu bên dưới cản quang

Kim cương khuôn mẫu

Quá trình khắc

Có hai loại cơ bản của quá trình khắc: khắc axit ướt và khô khắc Trong trước đây, vật liệu được giải thể khi đắm mình trong một dung dịch hóa chất Năm thứ hai, vật liệu được phún xạ hoặc giải thể sử dụng các ion phản ứng hoặc một giai đoạn etchant hơi [ 8 ] [ 9 ] cho một tổng quan hơi ngày MEMS khắc công nghệ

Khắc axit ướt

Bài chi tiết: khắc ướt

Ăn mòn hóa ướt bao gồm trong việc loại bỏ có chọn lọc các tài liệu bằng cách nhúng một chất nền vào một giải pháp hòa tan nó Tính chất hóa học của quá trình khắc này cung cấp một chọn lọc tốt,

có nghĩa là tỷ lệ khắc của vật liệu mục tiêu cao hơn đáng kể hơn so với vật liệu mặt nạ nếu được lựa chọn một cách cẩn thận

Khắc đẳng hướng

Khắc tiến triển với tốc độ tương tự trong tất cả các hướng Lỗ dài và hẹp trong mặt nạ sẽ sản xuất rãnh hình chữ V trong silicon Bề mặt của các rãnh có thể nguyên tử trơn tru nếu etch được thực hiện một cách chính xác, với kích thước và góc độ là cực kỳ chính xác

Khắc đẳng hướng

Một số tài liệu đơn tinh thể, chẳng hạn như silicon, sẽ có tỷ lệ khắc khác nhau tùy theo định hướng tinh thể của bề mặt Này được gọi là bất đẳng hướng khắc và một trong những ví dụ phổ biến nhất

là khắc của silicon trong KOH (potassium hydroxide), nơi Si <111> máy bay khắc chậm hơn so với các máy bay khác (khoảng 100 lần định hướng tinh thể ) Vì vậy, bản khắc axit một lỗ hình chữ nhật trong một (100)-Si kết quả wafer trong một kim tự tháp hình etch hố với 54,7 ° bức tường, thay vì một lỗ với hông cong như với khắc đẳng hướng

HF khắc

Axít flohiđric thường được sử dụng như một dung dịch nước etchant cho silicon dioxide (SiO 2 , còn được gọi là BOX cho SOI), thường trong 49% hình thức tập trung, 05:01, 10:1 hoặc 20:01 BOE ( đệm oxit etchant ) hoặc BHF (đệm HF) Họ lần đầu tiên được sử dụng trong thời Trung cổ cho kính khắc Nó được sử dụng trong chế tạo vi mạch cho khuôn mẫu các oxit cửa khẩu cho đến khi các bước quá trình được thay thế bởi Rie

Axít flohiđric được coi là một trong những axit nguy hiểm hơn trong phòng sạch Nó thẩm thấu qua

da khi tiếp xúc và nó khuếch tán thẳng vào xương Do đó thiệt hại không cảm thấy cho đến khi quá muộn

Khắc điện

Điện khắc (ECE) để loại bỏ dopant chọn lọc của silicon là một phương pháp phổ biến để tự động hóa và kiểm soát có chọn lọc khắc Một hoạt động pn diode ngã ba là cần thiết, và một trong hai loại dopant có thể là etch chịu ("etch cửa") vật liệu Bo là phổ biến nhất etch ngừng dopant Kết hợp với khắc đẳng hướng ướt như mô tả ở trên, giáo dục mầm non đã được sử dụng thành công trong việc kiểm soát độ dày màng silicon trong cảm biến áp suất silic piezoresistive thương

mại Khu vực có chọn lọc pha tạp có thể được tạo ra bằng cách cấy, khuếch tán, hoặc lắng đọng epitaxy silicon

Khắc khô

Khắc hơi

Xenon difluoride khắc

Difluoride xenon (XEF 2 ) là một giai đoạn hơi etch đẳng hướng khô cho silicon ban đầu được áp dụng cho MEMS vào năm 1995 tại Đại học California, Los Angeles [ 10 ] [ 11 ] Chủ yếu được sử dụng

để giải phóng kim loại và cấu trúc điện môi bằng cách giảm silicon, XEF 2 có lợi thế của

một stiction phát hành miễn phí không giống như etchants ướt.Etch của nó để chọn lọc silicon là rất cao, cho phép nó để làm việc với cản quang, SiO 2 , silicon nitride, và các kim loại khác nhau để che Phản ứng của nó với silicon là "plasmaless", là hoàn toàn hóa chất và tự phát và thường hoạt động ở chế độ xung Mô hình của hành động khắc có sẵn, [ 12 ] và các phòng thí nghiệm trường đại học và các công cụ thương mại khác nhau cung cấp các giải pháp sử dụng phương pháp này

Khắc plasma

Phún xạ

Khắc ion phản ứng (Rie)