Micro Electro Mechanical Systemは、微細加工技術を使用して製造できる小型化されたデバイスと構造のシステムです。これは、共通のシリコン基板上に一緒に製造されたマイクロセンサー、マイクロアクチュエーター、およびその他の微細構造のシステムです。典型的なMEMsシステムは、環境を感知し、環境変数をに変換するマイクロセンサーで構成されています。電子回路。マイクロエレクトロニクスは電気信号を処理し、それに応じてマイクロアクチュエータは環境に変化をもたらすように機能します。

MEMsデバイスの製造には、シリコンの選択的除去または他の構造層の追加を含むマイクロマシニングプロセスに加えて、基本的なIC製造方法が含まれます。

バルクマイクロマシニングを使用したMEMs製造のステップ：

フォトリソグラフィーを含むバルクマイクロマシニング技術

ステップ1 ：最初のステップでは、回路の設計と、紙またはPSpiceやProteusなどのソフトウェアの使用による回路の描画を行います。
ステップ2 ：2番目のステップは、回路のシミュレーションとCAD（コンピューター支援設計）を使用したモデリングです。 CADは、クロムパターンでコーティングされたガラスプレートで構成されるフォトリソグラフィマスクの設計に使用されます。
ステップ3 ：3番目のステップはフォトリソグラフィーです。このステップでは、二酸化ケイ素のような絶縁材料の薄膜がシリコン基板上にコーティングされ、この上に、スピンコーティング技術を使用して紫外線に敏感な有機層が堆積されます。次に、フォトリソグラフィーマスクが有機層と接触して配置される。次に、ウェーハ全体が紫外線にさらされ、パターンマスクを有機層に転写することができます。放射線はフォトレジスターを強化するか、フォトレジスターを弱めます。露光されたフォトレジスト上の覆われていない酸化物は、塩酸を使用して除去されます。残りのフォトレジストは、高温の硫酸を使用して除去され、その結果、基板上に酸化物パターンが形成され、マスクとして使用されます。
ステップ4 ：4番目のステップでは、未使用のシリコンの除去またはエッチングを行います。これには、ウェットエッチングまたはドライエッチングのいずれかを使用して基板の大部分を除去することが含まれます。ウェットエッチングでは、基板を化学エッチャントの溶液に浸します。化学エッチャントは、露出した基板をすべての方向（等方性エッチャント）または特定の方向（異方性エッチャント）に均等にエッチングまたは除去します。一般的に使用されるエッチャントは、HNA（フッ化水素酸、硝酸、酢酸）とKOH（水酸化カリウム）です。
ステップ5 ：5番目のステップでは、2つ以上のウェーハを接合して、多層ウェーハまたは3D構造を作成します。これは、層間の直接結合を含む融着または陽極接合を使用して行うことができます。
ステップ6 ：6^thこのステップでは、MEMデバイスを単一のシリコンチップに組み立てて統合します。
ステップ7 ：7^thこのステップでは、アセンブリ全体をパッケージ化して、外部環境からの保護、環境への適切な接続、最小限の電気的干渉を確保します。一般的に使用されるパッケージは、金属缶パッケージとセラミックウィンドウパッケージです。チップは、ワイヤボンディング技術またはフリップチップ技術を使用して表面に結合されます。フリップチップ技術では、加熱すると溶ける接着剤を使用してチップが表面に結合され、チップと基板の間に電気的接続が形成されます。

表面マイクロマシニングを使用したMEMの製造

表面マイクロマシニングを使用したカンチレバー構造の製造

最初のステップ 低圧化学蒸着技術を使用してシリコン基板上に一時的な層（酸化物層または窒化物層）を堆積することを含む。この層は犠牲層であり、電気的絶縁を提供します。
2番目のステップ 構造的基盤を提供するために使用される、ホスホシリケートガラスであり得るスペーサー層の堆積を含む。
3番目のステップ ドライエッチング技術を使用した層のその後のエッチングを含む。ドライエッチング技術は、エッチングされる表面が気相または気相エッチングの加速イオンにさらされる反応性イオンエッチングであり得る。
4番目のステップ 構造層を形成するためのリンドープポリシリコンの化学蒸着が含まれます。
5番目のステップ 下にある層を明らかにするために、構造層のドライエッチングまたは除去を伴う。
6番目のステップ 必要な構造を形成するために酸化物層とスペーサー層を除去する必要があります。
残りのステップは、バルクマイクロマシニング技術と同様です。

MEMはLIGA技術を使用して製造されます。

これは、リソグラフィ、電気めっき、および単一基板上での成形を含む製造技術です。

LIGAプロセス

1^stステップ パターンを形成するために、基板上にチタンまたは銅またはアルミニウムの層を堆積することが含まれます。
二^ndステップ めっきベースとして機能するニッケルの薄層の堆積を伴います。
3^rdステップ PMMA（ポリメチルメタアクリレート）のようなX線感受性材料の添加が含まれます。
4^thステップ 表面上にマスクを合わせ、PMMAをX線放射にさらします。 PMMAの露出領域が削除され、マスクで覆われた残りの領域が残されます。
5^thステップ PMMAベースの構造を電気めっき浴に配置し、除去されたPMMA領域にニッケルをめっきします。
6^thステップ 必要な構造を明らかにするために、残りのPMMA層とめっき層を除去する必要があります。

MEMsテクノロジーの利点

“無線LAN接続ではどのような種類の通信媒体が使用されていますか？ ”

機能やパフォーマンスを犠牲にすることなく、小型化の必要性に対する効率的なソリューションを提供します。
製造のコストと時間が削減されます。
MEMで製造されたデバイスは、より高速で信頼性が高く、安価です。
デバイスはシステムに簡単に統合できます。

MEMで製造されたデバイスの3つの実用例

自動車エアバッグセンサー ：MEMsで製造されたデバイスの先駆的なアプリケーションは、加速度計（車の速度または加速度を測定するため）とで構成された自動車のエアバッグセンサーでした。制御電子機器エアバッグに埋め込むことができ、それに応じてエアバッグの膨張を制御できるシングルチップ上に製造されたユニット。

BioMEMsデバイス ：MEMsで製造されたデバイスは、サンディア国立研究所によって開発された歯のような構造で構成されており、赤血球をトラップし、DNA、タンパク質、または薬物を注入してから放出します。

インクジェットプリンターヘッダー： MEMsデバイスはHPによって製造されており、マイクロプロセッサ制御を使用して発射できる抵抗器のアレイで構成されています。インクが加熱された抵抗器を通過すると、蒸発して気泡になり、これらの気泡はノズルからデバイスから押し出されます。紙の上に置き、すぐに固化します。

そこで、MEMの製造技術に関する基本的な考え方を説明しました。見た目よりもかなり複雑です。他にもたくさんのテクニックがあります。このトピックまたは電気および電気に関する質問がある場合電子プロジェクトそれらについて知り、ここにあなたの知識を追加してください。

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