h1_key

MEMS传感器的全称是微型电子机械系统(Micro-ElectroMechanicalSystem)，微机电系统是指将微机构、微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、接口、通信和电源集成到一个或多个芯片上的微设备或系统。MEMS传感器是利用微电子和微机械加工技术制造的新型传感器。

MEMS是一种基于传统半导体技术和材料的先进制造技术。学科交叉现象极其明显，主要包括微加工技术、机械/固态声波理论、热流理论、电子、材料、物理、化学、生物学、医学等。经过40多年的发展，它已成为世界上最重要的技术领域之一。

  加工工艺：

  MEMS技术基于已经相当成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工工艺。它与传统的IC工艺有许多相似之处，如光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、化学机械抛光工艺等，但是有些复杂的微结构难以用IC工艺实现，必须采用微加工技术制造。

  微加工技术包括硅的体微加工技术、表面微加工技术和特殊微加工技术。体加工技术是指沿着硅衬底的厚度方向对硅衬底进行刻蚀的工艺，包括湿法刻蚀和干法刻蚀，是实现三维结构的重要方法。表面微加工是采用薄膜沉积、光刻以及刻蚀工艺，通过在牺牲层薄膜上沉积结构层薄膜，然后去除牺牲层释放结构层实现可动结构。

除了上述两种微加工技术以外，MEMS制造还广泛地使用多种特殊加工方法，其中常见的方法包括键合、LIGA、电镀、软光刻、微模铸、微立体光刻与微电火花加工等。

  应用材料：

  硅基材料：大部分集成电路和MEMS的原材料是硅(Si)，这个神奇的VI族元素可以从二氧化硅中大量提取出来。而二氧化硅是什么?说的通俗一点，就是沙子。沙子君在经历了一系列复杂的加工过程之后，就变成了单晶硅，长这个样子：

  这个长长的大柱子，直径可以是 1 inch (2.5 cm) 到 12 inch (30 cm)，被切成一层层 500 微米厚的硅片 (英文：wafer，和威化饼同词)，长这个样子：

  采用以硅为主的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。若单个MEMS传感器芯片面积为5 mm x 5 mm，则一个8英寸(直径20厘米)硅片(wafer)可切割出约1000个MEMS传感器芯片，分摊到每个芯片的成本则可大幅度降低。

  非硅材料：近年来，MEMS的材料应用上有被非硅材料逐渐替代的现象，学术研究人员现在开始专注于开发聚合物和纸基微型器件。利用这些材料开发的器件，不仅工艺环保，而且制作设备简单、成本较低。相对硅材料，它们大幅缩减了研发经费预算。许多聚合物和纸基微型器件的创新都指向了医疗应用，对该领域来说，生物相容性和材料的柔性是基本要求。

  纸基和聚合物微型器件的功能和性能开发，目前还处于相对早期的阶段，这类器件的生产设施现今也还没有开发出来。这些新技术的成熟和商业化，可能还需要超过10年的时间。所以，基于硅材料的微型器件研究，还有很多创新工作要做，不然就会面临发展停滞的风险。

  技术优势：

  用MEMS工艺制造传感器、执行器或者微结构， 具有微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生产等特点， 产能高，良品率高。MEMS技术使数以万计的MEMS芯片(有些工艺也会把集成电路芯片放在同一步骤加工)出现在了每一片wafer上面，如下图所示。

  这种批量生产(batch process)的过程目前已经全自动化控制，隔离了人为因素，确保了每一个MEMS芯片之间的工艺误差可以得到严格的控制，从而提高了良品率。切片、封装之后，就成为了一个个的MEMS芯片。从外观上来看，大部分的MEMS芯片和集成电路芯片是差不多的。

综上所述，微米量级的特征尺寸使MEMS传感器可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。是微型传感器的主力军，正在逐渐取代传统机械传感器，普遍应用于消费电子产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等各领域。常见产品有压力传感器，加速度计，陀螺，静电致动光投影显示器，DNA扩增微系统，催化传感器。

  与传统传感器的区别：

在下面的图片中，以麦克风为例我们来更清晰地认识一下传统麦克风和MEMS麦克风的区别。

  传统的驻极体麦克风：

  MEMS传感器的分类

  MEMS传感器不仅能够感知被测参数，将其转换成方便度量的信号;而且能对所得到的信号进行分析、处理和识别、判断，因此形象地被称为智能传感器。

  MEMS传感器的种类繁多，也有很多分类的方法。下面是按照工作原理分类：

每一种MEMS传感器又有很多种细分方法。如加速度计，按检测质量的运动方式划分，有角振动式和线振动式加速度计等，常见的MEMS传感器有压力传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪、惯性传感器、MEMS硅麦克风等等;MEMS传感器的品种多到可以以万为单位，且不同MEMS之间参量较多，没有完全标准的工艺。

  MEMS工艺流程

  MEMS传感器作为国际竞争战略的重要标志性产业，以其技术含量高、市场前景广阔等特点备受世界各国的关注。近十年来，中国MEMS传感器产业生态系统也正逐步完善，从研发、设计、代工、封测到应用，完整产业链已基本形成，国家对MEMS传感器行业也给予了前所未有的政策支持。我国MEMS产业发展面临了重大的机遇，特别是移动互联网和物联网的快速发展，将对MEMS产业产生深远的影响，并将催生大量新的产品、新的应用，带动MEMS产品在日常生活及工业生产中的普及化。