新材料或将成为国产MEMS发展的新机会。截止到目前,硅基MEMS发展已经有40多年的发展历程,如何提高产品性能、降低成本是全球企业都在思考的问题,而基于新材料的MEMS器件则成为摆在眼前的大奶酪,PZT、氮化铝、氧化钒、锗等新材料MEMS器件的研究正在进行中,抢先一步投入应用,将是国产MEMS弯道超车的好时机。另外,将多种单一功能传感器组合成多功能合一的传感器模组,再进行集成一体化,也是MEMS产业新机会。提高自主创新意识,加强创新能力,也不是那么的遥远。电子束光刻是 MEMS 微纳米加工中一种高分辨率的加工方法,能制造出极其微小的结构。山东MEMS微纳米加工产业化
MEMS制作工艺-太赫兹超导混频阵列的MEMS体硅集成天线与封装技术:
太赫兹波是天文探测领域的重要波段,太赫兹波探测对提升人类认知宇宙的能力有重要意义。太赫兹超导混频接收机是具有代表性的高灵敏天文探测设备。天线及混频芯片封装是太赫兹接收前端系统的关键组件。当前,太赫兹超导接收机多采用单独的金属喇叭天线和金属封装,很难进行高集成度阵列扩展。大规模太赫兹阵列接收机发展很大程度受到天线及芯片封装技术的制约。课题拟研究基于MEMS体硅工艺技术的适合大规模太赫兹超导接收阵列应用的0.4THz以上频段高性能集成波纹喇叭天线,及该天线与超导混频芯片一体化封装。通过电磁场理论分析、电磁场数值建模与仿真、低温超导实验验证等手段, 现代化MEMS微纳米加工联系人硅片、LN 等基板金属电极加工工艺,通过溅射沉积与剥离技术实现微米级电极图案化。
智能手机迎5G换机潮,传感器及RFMEMS用量逐年提升。一方面,5G加速渗透,拉动智能手机市场恢复增长:今年10月份国内5G手机出货量占比已达64%;智能手机整体出货量方面,在5G的带动下,根据IDC今年的预测,2021年智能手机出货量相比2020年将增长11.6%,2020-2024年CAGR达5.2%。另一方面,单机传感器和RFMEMS用量不断提升,以iPhone为例,2007年的iPhone2G到2020年的iPhone12,手机智能化程度不断升,功能不断丰富,指纹识别、3Dtouch、ToF、麦克风组合、深度感知(LiDAR)等功能的加入,使得传感器数量(包含非MEMS传感器)由当初的5个增加为原来的4倍至20个以上;5G升级带来的频段增加也有望明显提升单机RF MEMS价值量。
MEMS四种刻蚀工艺的不同需求:
绝缘层上的硅蚀刻即SOI器件刻蚀:先进的微机电组件包含精细的可移动性零组件,例如应用于加速计、陀螺仪、偏斜透镜(tiltingmirrors).共振器(resonators)、阀门、泵、及涡轮叶片等组件的悬臂梁。这些许多的零组件,是以深硅蚀刻方法在晶圆的正面制造,接着藉由横方向的等向性底部蚀刻的方法从基材脱离,此方法正是典型的表面细微加工技术。而此技术有一项特点是以掩埋的一层材料氧化硅作为针对非等向性蚀刻的蚀刻终止层,达成以等向性蚀刻实现组件与基材间脱离的结构(如悬臂梁)。由于二氧化硅在硅蚀刻工艺中,具有高蚀刻选择比且在各种尺寸的绝缘层上硅晶材料可轻易生成的特性,通常被采用作为掩埋的蚀刻终止层材料。 MEMS的主要材料是什么?
MEMS制作工艺-太赫兹特性:
1.相干性由于它是由相千电流驱动的电偶极子振荡产生,或又相千的激光脉冲通过非线性光学频率差频产生,因此有很好的相干性。THz的相干测量技术能够直接测量电场振幅和相位,从而方便提取检测样品的折射率,吸收系数等。
2.低能性:THz光子的能量只有10^-3量级,远小于X射线的10^3量级,不易破坏被检测的物质,适合于生物大分子与活性物质结构的研究。
3.穿透性:THz辐射对于很多非极性物质,如塑料,纸箱,布料等包装材料有很强的穿透能力,在环境控制与安全方面能有效发挥作用
4.吸收性:大多数极性分子对THz有强烈的吸收作用,可以用来进行医疗诊断与产品质量监控
5.瞬态性:相比于传统电磁波与光波,THz典型脉宽在皮秒量级,通过光电取样测量技术,能够有效抑制背景辐射噪声的干扰,在小于3THz时信噪比达10人4:1。
6.宽带性:THz脉冲光源通常包含诺千个周期的电磁振荡,!单个脉冲频宽可以覆盖从GHz至几+THz的范围,便于在大的范围内分析物质的光谱信息。 MEMS制作工艺中,以PI为特色的柔性电子出现填补了不少空白。河北MEMS微纳米加工之柔性电极定制
MEMS 微纳米加工的成本效益随着技术的成熟逐渐提高,为其大规模商业化应用奠定了基础。山东MEMS微纳米加工产业化
MEMS制作工艺-太赫兹传感器:
超材料(Metamaterial)是一种由周期性亚波长金属谐振的单元阵列组成的人工复合型电磁材料,通过合理的设计单元结构可实现特殊的电磁特性,主要包括隐身、完美吸和负折射等特性。目前,随着太赫兹技术的快速发展,太赫兹超材料器件已成为当前科研的研究热点,在滤波器、吸收器、偏振器、太赫兹成像、光谱和生物传感器等领域有着广阔的应用前景。
这项研究提出了一种全光学、端到端的衍射传感器,用于快速探测隐藏结构。这种衍射太赫兹传感器具有独特的架构,由一对编码器和解码器构成的衍射网络组成,每个网络都承担着结构化照明和空间光谱编码的独特职责,这种设计较为新颖。基于这种独特的架构,研究人员展示了概念验证的隐藏缺陷探测传感器。实验结果和分析成功证实了该单像素衍射太赫兹传感器的可行性,该传感器使用脉冲照明来识别测试样品内各种未知形状和位置的隐藏缺陷,具有误报率极低、无需图像形成和采集以及数字处理步骤等特点。 山东MEMS微纳米加工产业化