微机电系统的制造狡术 微机电系统制造的特点 由于微机电系统及器件多种多样,不仅和微电子之间 有交联,还和外界其它物理量相互作用,并且为体型 结构。因此,集成电路制造技术,包括版图设计、刻 蚀工艺、薄膜工艺以及模拟技术等已发展得较为成熟 能成功地用于微电子器件和集成电路的制作,但它不 能完全满足微机电系统及其器件的制造要求。 微机电系统专用制造方法 体型加工技术、表面加工技术、LGA(深度同步辐射 Ⅹ射线光刻、电镀和模铸)技术、构件间的相互组装技 术、键合及封装技术等
微机电系统的制造技术 ◼ 微机电系统制造的特点 由于微机电系统及器件多种多样，不仅和微电子之间 有交联，还和外界其它物理量相互作用，并且为体型 结构。因此，集成电路制造技术，包括版图设计、刻 蚀工艺、薄膜工艺以及模拟技术等已发展得较为成熟， 能成功地用于微电子器件和集成电路的制作，但它不 能完全满足微机电系统及其器件的制造要求。 ◼ 微机电系统专用制造方法 体型加工技术、表面加工技术、LIGA（深度同步辐射 X射线光刻、电镀和模铸）技术、构件间的相互组装技 术、键合及封装技术等
微机电系统的测量术 由于微尺寸效应,导致微传感器、微执行器等 的输出量衰减到微弱信号级 如运动位移、振幅及形变小到亚微米和纳米量级。将它 们变换成可供接收和处理的电信息时,相应的电压量 小到微伏、亚微伏乃至ηV,电流量小到ηA,电容量小 到(0.1~.001)pF。 为了把如此微弱的有用信号从强噪声背景下提 取出来,从设计上考虑,必须遵循的原则是 设计合理的集成检测电路布局 检测电路必须与微机械装置(如微传感器)尽量靠近,最 好能与传感器实现单片集成或混合集成 尽量减短微系统的尺少链
微机电系统的测量技术 ◼ 由于微尺寸效应，导致微传感器、微执行器等 的输出量衰减到微弱信号级 如运动位移、振幅及形变小到亚微米和纳米量级。将它 们变换成可供接收和处理的电信息时，相应的电压量 小到微伏、亚微伏乃至nV，电流量小到nA，电容量小 到(0.1～.001)pF。 ◼ 为了把如此微弱的有用信号从强噪声背景下提 取出来，从设计上考虑，必须遵循的原则是： ● 设计合理的集成检测电路布局； ● 检测电路必须与微机械装置(如微传感器)尽量靠近，最 好能与传感器实现单片集成或混合集成； ● 尽量减短微系统的尺少链
微机电系统功能元件测量仪噩 ■扫描隧道显微镜(STM)工作原理 利用超细的金属纳米探针(纳米尖)和被测样件表面构 成2个电极,当探针尖与样件表面非常接近(如1nm)时, 在探针与表面形成的电场作用下,将产生隧道电流效 应,即电子会穿过二者之间的空隙从一个电极流向另 个电极。隧道电流的大小与空隙大小有关。当空隙 增大时,电流指数形式衰减,若空隙增大0.1ηmη,电 流减小1个数量级,灵敏度极高。测出探针在非常接 近的被测样件表面上扫描产生的隧道电流变化,即可 得知样件表面在nm尺度内各点位置的微细变化,即 表面的三维空间形貌
微机电系统功能元件测量仪器 ◼ 扫描隧道显微镜（STM）工作原理 利用超细的金属纳米探针(纳米尖)和被测样件表面构 成2个电极，当探针尖与样件表面非常接近(如1nm)时， 在探针与表面形成的电场作用下，将产生隧道电流效 应，即电子会穿过二者之间的空隙从一个电极流向另 一个电极。隧道电流的大小与空隙大小有关。当空隙 增大时，电流指数形式衰减，若空隙增大0.1nm，电 流减小1个数量级，灵敏度极高。测出探针在非常接 近的被测样件表面上扫描产生的隧道电流变化，即可 得知样件表面在nm尺度内各点位置的微细变化，即 表面的三维空间形貌
扫描显微术至要组成部份 支撑件 探针 样件 扫描
扫描显微术主要组成部份
原子显撒镜(AM二作原理 ■在STM的基础上,现己发展了多种扫描探针的显微技术, 以适应不问领域的需要。这些显微技术都是利用探针与 样件的不同相互作用,探测表面或界面在nm尺度上表现 出来的微细变化。如原子力显微镑AFM,就是利用探针 和被测表面之间微弱力的相互作用这一物理现象,对被 测样件表面进行扫描测量,得知纳米形貌。AFM的探测 力极其微弱1在~10-9N之间,形成与被测表面轻微接 触或接近于非接触(相互作用力仅为几ηN)的模式。这种 程度的接触模式是不会使样件表面产生形变和损伤的
原子力显微镜（AFM）工作原理 ◼ 在STM的基础上，现己发展了多种扫描探针的显微技术， 以适应不问领域的需要。这些显微技术都是利用探针与 样件的不同相互作用，探测表面或界面在nm尺度上表现 出来的微细变化。如原子力显微镑AFM，就是利用探针 和被测表面之间微弱力的相互作用这一物理现象，对被 测样件表面进行扫描测量，得知纳米形貌。AFM的探测 力极其微弱，在 N之间，形成与被测表面轻微接 触或接近于非接触(相互作用力仅为几nN)的模式。这种 程度的接触模式是不会使样件表面产生形变和损伤的。 6 9 10 10 － ～ －