小型化:典型MEMS器件的长度尺寸在1μm到1㎝。小尺寸能够实现柔性支撑,带来高谐振频率,高灵敏度,低热惯性等很多优点。然而,不是所有东西小型化之后性能都会变得更好。当器件尺寸变小以后,性能可能会变得很差。与之相反,有些对于宏观范围内器件可忽略的物理效应,在微观尺寸范围内会突然变得突出,这称之为比例尺度定律。这个定律可以有效解释物理学在不同尺寸下的作用规律。
微电子集成:电路可以用来处理传感信号,提供功率及控制,改善信号品质或提供计算机接口。MEMS可以将机械传感器和执行器与处理电路及控制电路同时集成在同一块芯片上。这种集成形式称之为单片集成,及应用整片衬底的加工流程,将不同部件集成在单片衬底上。
高精度的并行制造:MEMS加工技术可以高精度地加工二维,三维微结构。结合光刻,刻蚀技术,可以加工独特的三维结构,比如倒金字塔的孔腔,高深宽比的沟道,穿透衬底的孔,悬臂梁及薄膜[5]。MEMS和微电子不同于传统机械加工,这是因为多份相同的芯片制造在同一圆片上,这将减小单个的成本。现代光刻系统和光刻技术可以很好地定义结构,整片工艺的一致性好,批量制造的重复性也非常好。
1。2MEMS工艺技术的现状与发展
1。2。1基于微电子制造技术的硅基MEMS工艺
1。2。2MEMS新材料和新制造工艺
1。3MEMS磁阻传感器的研究背景,现状与发展
1。4本文的目的和意义
本文主要研究目的是利用MEMS技术制备微型磁阻传感器,通过微纳米加工技术中的光刻、电铸、刻蚀、释放等工艺,实现MEMS磁阻传感器的加工制备,在一定程度上解决了传统磁阻传感器体积大、灵敏度低、成本高的缺点。论文网
本文研究的主要意义是通过MEMS技术实现磁阻传感器的微型化,适应于未来电子器件的微型化、集成化和低功耗的需求,通过UV-LIGA技术实现磁阻传感器的非晶丝精确定位,为后续的MEMS磁阻传感器的批量化制备提供良好的基础。
1。5本文的研究内容与结构
本文以MEMS磁阻传感器为例,介绍MEMS技术,,介绍了常见的一些MEMS加工工艺,针对MEMS磁阻传感器中非晶丝定位困难问题进行了研究,非晶丝,非晶带的精确牢固定位可以有效提高磁阻传感器的测量精度和可靠性。
本文具体的内容和组织结构如下:
第一章主要介绍了MEMS技术的发展和一些常见的MEMS加工技术,同时引出MEMS磁阻传感器的研究背景。
第二章主要介绍了MEMS磁阻传感器所用的基本制造工艺,同时介绍了被认为有巨大前景的LIGA技术。
第三章主要针对MEMS磁阻传感器非晶丝,非晶带的定位问题进行了设计研究,提出了 一种固定技术,并进行分析。
第四章主要对MEMS磁阻传感器进行了一个系统性总结,并针对它的未来进行了展望。
第二章 MEMS磁阻传感器设计与制造工艺
2。1引言
MEMS技术综合了各个学科的前沿研究,涉及微电子学,微机械学,微动力学,微流体学,微热力学,材料学,物理学,化学,生物学等,还涉及到元器件和系统的涉及,制造,测试,控制,能源,材料,以及与外界连接等许多方面,研究开发MEMS系统需要众多学科和技术专家密切配合。
微制造技术使MEMS技术发展的基础,它对设计,材料,加工,机电系统集成,封装,测试和可靠性提出了新的要求。材料方面,除了传统微电子工艺中使用的材料以外,又有使用陶瓷,金属和聚合物材料,工艺方面,处理基于微电子工艺的硅基MEMS技术,又发展了新型体加工和表面加工工艺,如深反应离子刻蚀(DRIE),LIGA,激光刻蚀等,向着3D成型方面发展[15]。