北京科技大学材料科学学院：《薄膜材料与纳米技术 Thin Film Materials & Nanotechnology》第九讲 微机电技术和纳米机电技术 MicroEelectroMechanical & NanoEelectroMechanical systems（MEMs & NEMs）

薄膜材料与纳米技术 Thin Film Materials nanotechnology 北京科技大学材料科学学院唐伟忠 Tel 62332475 E-mail wztanga mater ustb. edu. cn 课件下载网址:wztangteaching@sina.com 下载密码:123456

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第九讲 微机电技术和纳米机电技术 MicroElectromechanical NanoEelectroMechanical systems (MEMs NEMs)

第九讲 微机电技术和纳米机电技术 MicroEelectroMechanical & NanoEelectroMechanical systems (MEMs & NEMs)

◆MEMs发展简介 ◆MEMs的制备技术基础 ◆典型应用的MEMs

提 要 ◆ MEMs发展简介 ◆ MEMs的制备技术基础 ◆ 典型应用的MEMs

MEMs和NEMs ■ Scale-up& scale-down:现代技术一方面表现为 工程的规模越来越大,如三峡工程、人工登月计 划等;另一方面,又越来越强调材料、器件、功 能的小型化、微型化,如IC、MEMs技术等 ■这些都是集现代技术之大成的产物。其中,所谓 纳米技术就是目前最热的研究领域 ■ Bottom-up& top-down技术:纳米技术中的后者 是从宏观尺度的材料开始,运用各种加工手段, 形成微观尺度的系统的技术。在本课程中主要介 绍后者

◼ Scale-up & scale-down：现代技术一方面表现为 工程的规模越来越大，如三峡工程、人工登月计 划等；另一方面，又越来越强调材料、器件、功 能的小型化、微型化，如IC、MEMs技术等 ◼ 这些都是集现代技术之大成的产物。其中，所谓 纳米技术就是目前最热的研究领域 ◼ Bottom-up & top-down技术：纳米技术中的后者 是从宏观尺度的材料开始，运用各种加工手段， 形成微观尺度的系统的技术。在本课程中主要介 绍后者 MEMs和NEMs

MEMs技术 ■MEMs技术集成了电子技术、传感器技术、材料 技术等多领域的技术成果,是包含微电子器件和 各种非电处理单元——压力、温度、化学、机械 光学传感、执行元件于一身的微型器件 ■MEMs是现代技术的一个新的发展方向,它起源 于上世纪的60年代,并正逐渐发展成为一个独立 的产业

◼ MEMs技术集成了电子技术、传感器技术、材料 技术等多领域的技术成果，是包含微电子器件和 各种非电处理单元——压力、温度、化学、机械 、光学传感、执行元件于一身的微型器件 ◼ MEMs是现代技术的一个新的发展方向，它起源 于上世纪的60年代，并正逐渐发展成为一个独立 的产业 MEMs技术

MEMS市场趋势预测 IIL-VS REVIEW. AUGUST 2005 The 2003-2007 MEMS market in s millions 群LA L

MEMS市场趋势预测 III-Vs REVIEW, AUGUST 2005 III-Vs REVIEW THE ADVANCED SEMICONDUCTOR MAGAZINE VOL 18 - NO 6 - AUGUST 2005

现代汽车中的压力测量 MEMS Accelerometer fow Air Conditioning Airbug Dxpleyment ABS brake- tine pressure tluid Pressure Engine o pressure ) Transmisson fluid pressure Fuel injection pressure Ie ressure BMW740汽车共装备有70多只MEMs

现代汽车中的压力测量 ⎯⎯ MEMs BMW740i汽车共装备有70多只MEMs

MEMs的材料与加工技术 ■S是微电子技术的基石,它仍然是MEM技术应用的主 要材料。其他用到的材料还包括:金属、SiNx、SiO2 SiC、金刚石等 ■MEMs的加工技术有 ◆Si的体加工技术 ◆S表面加工技术 ◆高尺度比的微型电铸技术等

MEMs的材料与加工技术 ◼ Si是微电子技术的基石，它仍然是MEMs技术应用的主 要材料。其他用到的材料还包括：金属、SiNx、SiO2、 SiC、金刚石等 ◼ MEMs的加工技术有 ◆ Si的体加工技术 ◆ Si的表面加工技术 ◆ 高尺度比的微型电铸技术等

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Si 的体加工技术 (Bulk micromaching) Si的体加工技术是指在Si片 厚度(500m)的尺度范围内 对Si进行加工的技术

S的各向异性与各向异性化学腐蚀 HNA刻蚀 sM, reas KOH刻蚀 对于Si材料的刻蚀可以是各向同性的,也可以是各向异性的 KOH溶液对S(100、(110、(11)1的刻蚀速率比为40:30:1

Si的各向异性与各向异性化学腐蚀 ◆ 对于Si材料的刻蚀可以是各向同性的，也可以是各向异性的 ◆ KOH溶液对Si(100),(110),(111)面的刻蚀速率比为40:30:1 HNA刻蚀 Si KOH刻蚀 Si