MEMS制作工艺柔性电子出现的意义:
柔性电子技术有可能带来一场电子技术进步,引起全世界的很多的关注并得到了迅速发展。美国《科学》杂志将有机电子技术进展列为2000年世界几大科技成果之一,与人类基因组草图、生物克隆技术等重大发现并列。美国科学家艾伦黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树由于他们在导电聚合物领域的开创性工作获得2000年诺贝尔化学奖。
柔性电子技术是行业新兴领域,它的出现不但整合电子电路、电子组件、材料、平面显示、纳米技术等领域技术外,同时横跨半导体、封测、材料、化工、印刷电路板、显示面板等产业,可协助传统产业,如塑料、印刷、化工、金属材料等产业的转型。其在信息、能源、医疗、制造等各个领域的应用重要性日益凸显,已成为世界多国和跨国企业竞相发展的前沿技术。美国、欧盟、英国、日本等相继制定了柔性电子发展战略并投入大量科研经费,旨在未来的柔性电子研究和产业发展中抢占先机。 MEMS技术常用工艺技术组合有:紫外光刻、电子束光刻EBL、PVD磁控溅射、IBE刻蚀、ICP-RIE深刻蚀。江西标准MEMS微纳米加工
MEMS微纳加工的产业化能力与技术储备:公司在MEMS微纳加工领域构建了完整的技术体系与产业化能力,涵盖从设计仿真(使用COMSOL、Lumerical等软件)到工艺开发(10+种主流加工工艺)、批量生产(万级洁净车间,月产能50,000片)的全链条服务。技术储备方面,持续投入下一代微纳加工技术,包括:①纳米压印技术实现10nm级结构复制,支持单分子测序芯片开发;②激光诱导正向转移(LIFT)技术实现金属电极的无掩膜直写,加工速度提升5倍;③可降解聚合物加工工艺,开发聚乳酸基微流控芯片,适用于体内短期植入检测。在设备端,引进了电子束曝光机(分辨率5nm)、电感耦合等离子体刻蚀机(ICP,刻蚀速率20μm/min)、全自动键合机(对准精度±1μm)等装备,构建了快速打样与规模生产的柔性制造平台。未来,公司将聚焦“微纳加工+生物传感+智能集成”的战略方向,推动MEMS技术在精细医疗、环境监测、消费电子等领域的深度应用,通过持续创新保持技术**地位,成为全球先进的微纳器件解决方案供应商。天津MEMS微纳米加工规格高压 SOI 工艺实现芯片内高压驱动与低压控制集成,耐压超 200V 并降低寄生电容 40%。
MEMS制作工艺柔性电子的常用材料:
碳纳米管(CNT)由于其高的本征载流子迁移率,导电性和机械灵活性而成为用于柔性电子学的有前途的材料,既作为场效应晶体管(FET)中的沟道材料又作为透明电极。管状碳基纳米结构可以被设想成石墨烯卷成一个无缝的圆柱体,它们独特的性质使其成为理想的候选材料。因为它们具有高的固有载流子迁移率和电导率,机械灵活性以及低成本生产的潜力。另一方面,薄膜基碳纳米管设备为实现商业化提供了一条实用途径。
MEMS四种刻蚀工艺的不同需求:
1.体硅刻蚀:一些块体蚀刻些微机电组件制造过程中需要蚀刻挖除较大量的Si基材,如压力传感器即为一例,即通过蚀刻硅衬底背面形成深的孔洞,但未蚀穿正面,在正面形成一层薄膜。还有其他组件需蚀穿晶圆,不是完全蚀透晶背而是直到停在晶背的镀层上。基于Bosch工艺的一项特点,当要维持一个近乎于垂直且平滑的侧壁轮廓时,是很难获得高蚀刻率的。因此通常为达到很高的蚀刻率,一般避免不了伴随产生具有轻微倾斜角度的侧壁轮廓。不过当采用这类块体蚀刻时,工艺中很少需要垂直的侧壁。
2.准确刻蚀:精确蚀刻精确蚀刻工艺是专门为体积较小、垂直度和侧壁轮廓平滑性上升为关键因素的组件而设计的。就微机电组件而言,需要该方法的组件包括微光机电系统及浮雕印模等。一般说来,此类特性要求,蚀刻率的均匀度控制是远比蚀刻率重要得多。由于蚀刻剂在蚀刻反应区附近消耗率高,引发蚀刻剂密度相对降低,而在晶圆边缘蚀刻率会相应地增加,整片晶圆上的均匀度问题应运而生。上述问题可凭借对等离子或离子轰击的分布图予以校正,从而达到均钟刻的目的。 太赫兹柔性电极以 PI 为基底构建双面结构,适用于非侵入式生物检测与材料无损探测。
加速度传感器是很早广泛应用的MEMS之一。MEMS,作为一个机械结构为主的技术,可以通过设计使一个部件(图中橙色部件)相对底座substrate产生位移(这也是绝大部分MEMS的工作原理),这个部件称为质量块(proofmass)。质量块通过锚anchor,铰链hinge,或弹簧spring与底座连接。铰链或悬臂梁部分固定在底座。当感应到加速度时,质量块相对底座产生位移。通过一些换能技术可以将位移转换为电能,如果采用电容式传感结构(电容的大小受到两极板重叠面积或间距影响),电容大小的变化可以产生电流信号供其信号处理单元采样。通过梳齿结构可以极大地扩大传感面积,提高测量精度,降低信号处理难度。加速度计还可以通过压阻式、力平衡式和谐振式等方式实现。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。海南现代MEMS微纳米加工
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。江西标准MEMS微纳米加工
PDMS金属流道芯片的复合加工工艺:PDMS金属流道芯片通过在柔性PDMS流道内集成金属镀层,实现流体控制与电信号检测的一体化设计。加工流程包括:首先利用软光刻技术在硅模上制备50-200μm宽度的流道结构,浇筑PDMS预聚体并固化成型;然后通过氧等离子体处理流道表面,使其亲水化以促进金属前驱体吸附;采用磁控溅射技术沉积50-200nm厚度的金/铂金属层,经化学镀增厚至1-5μm,形成连续导电流道;***与PET基板通过等离子体键合密封,确保流体无泄漏。金属流道的表面粗糙度<50nm,电阻<10Ω/cm,适用于电化学检测、电渗泵驱动等场景。典型应用如微流控电化学传感器,在10μL/min流速下,对葡萄糖的检测灵敏度达50μA・mM⁻¹・cm⁻²,线性范围0.1-20mM,检测下限<50μM。公司开发的自动化生产线可实现流道尺寸的精细控制(误差<±2%),并支持金属层图案化设计,如叉指电极、螺旋流道等,满足不同传感器的定制需求,为生物检测与环境监测领域提供了柔性化、集成化的解决方案。江西标准MEMS微纳米加工