MEMS技术的主要分类:传感MEMS技术是指用微电子微机械加工出来的、用敏感元件如电容、压电、压阻、热电耦、谐振、隧道电流等来感受转换电信号的器件和系统。它包括速度、压力、湿度、加速度、气体、磁、光、声、生物、化学等各种传感器,按种类分主要有:面阵触觉传感器、谐振力敏感传感器、微型加速度传感器、真空微电子传感器等。传感器的发展方向是阵列化、集成化、智能化。由于传感器是人类探索自然界的触角,是各种自动化装置的神经元,且应用领域大,未来将备受世界各国的重视。多图拼接测量技术通过 SEM 图像融合,实现大尺寸微纳结构的亚微米级精度全景表征。上海MEMS微纳米加工图片
通过MEMS技术制作的生物传感器,围绕细胞分选检测、生物分子检测、人工听觉微系统等方向,突破了高通量细胞图形化、片上细胞聚焦分选、耳蜗内声电混合刺激、高时空分辨率相位差分检测等一批具有自主知识产权的关键技术,取得了一批原创性成果,研制了具有世界很高水平的高通量原位细胞多模式检测系统、流式细胞仪、系列流式细胞检测芯片等检测仪器,打破了相关领域国际厂商的技术封锁和垄断。总之,面向医疗健康领域的重大需求,经过多年持续的努力,我们取得一系列具有国际先进水平的科研成果,部分技术处于国际前列地位,其中多项技术尚属国际开创。河南MEMS微纳米加工组成可降解聚合物加工工艺储备,为体内短期植入检测芯片提供生物相容性材料解决方案。
MEMS 微纳米加工的材料适配性直接决定器件的应用场景,深圳市勃望初芯半导体科技有限公司突破单一材料加工局限,实现对硅、PI、石英、氮化硅等多材料的精密加工,覆盖生物医疗、光学、工业等多领域需求。针对生物医疗场景,公司擅长 PI 材料的 MEMS 加工 ——PI 具备优异生物兼容性(通过 ISO 10993 测试),通过光刻 - 显影 - 蚀刻工艺,在 PI 薄膜上制作纳米级电极阵列(电极间距 50-200nm),用于植入式生物电记录电极,可贴合神经组织表面,精细捕获单个神经元电信号;针对光学器件,采用石英或氮化硅衬底,通过 EBL 电子束光刻技术制作纳米级光栅结构(周期 100-500nm),用于光学超表面 / 超透镜,实现太赫兹波的波束整形,适配生物组织成像检测;针对工业传感器,聚焦硅基材料加工,通过湿法刻蚀制作微型流道或压力敏感膜,如硅基流量传感器的微流道尺寸精度达 ±1μm,确保流量检测误差小于 1%。在某生物科研团队的合作中,勃望初芯为其定制 PI 基柔性 MEMS 电极,通过优化加工工艺,使电极在弯曲半径 5mm 时仍保持电学性能稳定,为神经科学研究提供了可靠工具。
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。MEMS的磁敏感器是什么?
MEMS制作工艺-光学超表面meta-surface:超表面是指一种厚度小于波长的人工层状材料。超表面可实现对电磁波偏振、振幅、相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控。超表面可视为超材料的二维对应。根据面内的结构形式,超表面可以分为两种:一种具有横向亚波长的微细结构,一种为均匀膜层。根据调控的波的种类,超表面可分为光学超表面、声学超表面、机械超表面等。光学超表面是最常见的一种类型,它可以通过亚波长的微结构来调控电磁波的偏振、相位、振幅、频率等特性,是一种结合了光学与纳米科技的新兴技术。其超表面的制作方式,一般会用到电子束光刻技术EBL,通过纳米级的直写,将图形曝光到各种衬底上,然后经过镀膜或刻蚀形成具有一定相位调控的超表面器件。台阶仪与 SEM 测量技术确保微纳结构尺寸精度,支撑深硅刻蚀、薄膜沉积等工艺质量管控。吉林MEMS微纳米加工咨询问价
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。上海MEMS微纳米加工图片
太赫兹柔性电极的双面结构设计与加工:太赫兹柔性电极以PI为基底,采用双面结构设计,上层实现太赫兹波发射/接收,下层集成信号处理电路,解决了传统刚性太赫兹器件的便携性难题。加工工艺包括:首先在双面抛光的PI基板上,利用电子束光刻制备亚微米级金属天线阵列(如蝴蝶结、螺旋结构),特征尺寸达500nm,周期1-2μm,实现对0.1-1THz频段的高效耦合;背面通过薄膜沉积技术制备氮化硅绝缘层,溅射铜箔形成共面波导传输线,线宽控制精度±10nm,特性阻抗匹配50Ω。电极整体厚度<50μm,弯曲状态下信号衰减<3dB,适用于人体安检、非金属材料检测等场景。在生物医学领域,太赫兹柔性电极可非侵入式检测皮肤水分含量,分辨率达0.1%,检测时间<1秒,较传统电阻法精度提升5倍。公司开发的纳米压印技术实现了天线阵列的低成本复制,单晶圆(4英寸)产能达1000片以上,良率>85%,推动太赫兹技术从实验室走向便携式设备,为无损检测与生物传感提供了全新维度的解决方案。上海MEMS微纳米加工图片