國內政策大力推動MEMS產業發展:國家政策大力支持傳感器發展,國內MEMS企業擁有好的發展環境。我國高度重視MEMS和傳感器技術發展,在2017年工信部出臺的《智能傳感器產業三年行動指南(2017-2019)》中,明確指出要著力突破硅基MEMS加工技術、MEMS與互補金屬氧化物半導體(CMOS)集成、非硅模塊化集成等工藝技術,推動發展器件級、晶圓級MEMS封裝和系統級測試技術。國家政策高度支持MEMS制造企業研發創新,政策驅動下,國內MEMS制造企業獲得發展良機。PVD磁控濺射、PECVD氣相沉積、IBE刻蝕、ICP-RIE深刻蝕是構成MEMS技術的必備工藝。湖北特殊MEMS微納米加工
MEMS制作工藝-太赫茲超導混頻陣列的MEMS體硅集成天線與封裝技術:
太赫茲波是天文探測領域的重要波段,太赫茲波探測對提升人類認知宇宙的能力有重要意義。太赫茲超導混頻接收機是具有代表性的高靈敏天文探測設備。天線及混頻芯片封裝是太赫茲接收前端系統的關鍵組件。當前,太赫茲超導接收機多采用單獨的金屬喇叭天線和金屬封裝,很難進行高集成度陣列擴展。大規模太赫茲陣列接收機發展很大程度受到天線及芯片封裝技術的制約。課題擬研究基于MEMS體硅工藝技術的適合大規模太赫茲超導接收陣列應用的0.4THz以上頻段高性能集成波紋喇叭天線,及該天線與超導混頻芯片一體化封裝。通過電磁場理論分析、電磁場數值建模與仿真、低溫超導實驗驗證等手段, 重慶現代化MEMS微納米加工MEMS被認為是21世紀很有前途的技術之一。
基于MEMS技術的SAW器件的工作模式和原理:
聲表面波器件一般使用壓電晶體(例如石英晶體等)作為媒介,然后通過外加一正電壓產生聲波,并通過襯底進行傳播,然后轉換成電信號輸出。聲表面波傳感器中起主導作用的主要是壓電效應,其設計時需要考慮多種因素:如相對尺寸、敏感性、效率等。一般地,無線無源聲表面波傳感器的信號頻率范圍從40MHz到幾個GHz。圖2所示為聲表面波傳感器常見的結構,主要部分包括壓電襯底天線、敏感薄膜、IDT等。傳感器的敏感層通過改變聲表面波的速度來實現頻率的變化。
無線無源聲表面波系統包:發射器、接收器、聲表面波器件、通信頻道。發射器和接收器組合成收發器或者解讀器的單一模塊。圖3為聲表面波系統及其相互關聯的基礎部件。解讀器將功率傳送給聲表面波器件,該功率可以是收發器輸入的連續波,脈沖或者喝啾。一般地,聲表面波器件獲得的功率大小具有一定限制,以降低發射功率,從而得到相同平均功率的喝啾。根據各向同性的輻射體,接收的信號一般能通過高效的輻射功率天線發射。
柔性電極的生物相容性表面改性技術:柔性電極的長期植入性能依賴于表面生物相容性改性,公司采用多層涂層工藝解決蛋白吸附與炎癥反應問題。以PI基柔性電極為基底,首先通過等離子體處理引入羥基基團,然后接枝硅烷偶聯劑(如APTES)形成活性界面,再通過層層自組裝技術沉積PEG(聚乙二醇)與殼聚糖復合層,**終涂層厚度5-15nm。該涂層可使水接觸角從85°降至50°,蛋白吸附量從100ng/cm2降至<10ng/cm2,中性粒細胞黏附率下降80%。在動物植入實驗中,改性后的電極在體內留置3個月,周圍組織纖維化程度較未處理組減輕60%,信號衰減<15%,而對照組衰減達40%。該技術適用于神經電極、心臟起搏電極等植入器件,結合MEMS加工的超薄化設計(電極厚度<10μm),降低手術創傷與長期植入風險。公司支持定制化涂層配方,可根據應用場景調整親疏水性、電荷性質及生物活性分子(如生長因子)接枝,為植入式醫療設備提供個性化表面改性解決方案。MEMS的光學超表面是什么?
硅基金屬電極加工工藝與生物相容性優化:在硅片、LN(鈮酸鋰)、LT(鉭酸鋰)、藍寶石、石英等基板上加工金屬電極,需兼顧電學性能與生物相容性。公司采用濺射沉積與剝離工藝,首先在基板表面沉積50-200nm的鈦/金種子層,增強金屬與基板的附著力;然后旋涂光刻膠并曝光顯影,形成電極圖案;再濺射1-5μm厚度的金/鉑金屬層,***通過**剝離得到完整電極結構。電極線條寬度可控制在10-500μm,邊緣粗糙度<5μm,接觸電阻<1Ω?cm2。針對植入式醫療器件,表面采用聚乙二醇(PEG)涂層處理,通過硅烷偶聯劑共價鍵合,涂層厚度5-10nm,可將蛋白吸附量降低90%以上,炎癥反應發生率下降60%。該技術應用于神經電極時,16通道電極陣列的信號噪聲比>20dB,可穩定記錄單個神經元放電信號達3個月以上。在傳感器領域,硅基金電極對葡萄糖的檢測靈敏度達100μA?mM?1?cm?2,線性范圍0.01-10mM,適用于血糖監測芯片。公司支持多種金屬材料(如鈦、鉑、銥)與基板的組合加工,滿足不同應用場景對電極導電性、耐腐蝕性的需求。柔性電極表面改性技術通過 PEG 復合涂層,降低蛋白吸附 90% 并提升體內植入生物相容性。貴州MEMS微納米加工之聲表面波器件加工
跨尺度加工技術結合 EBL 與紫外光刻,在單一基板構建納米至毫米級復合微納結構。湖北特殊MEMS微納米加工
微納結構的臺階儀與SEM測量技術:臺階儀與掃描電子顯微鏡(SEM)是微納加工中關鍵的計量手段,確保結構尺寸與表面形貌符合設計要求。臺階儀采用觸針式或光學式測量,可精確獲取0.1nm-500μm高度范圍內的輪廓信息,分辨率達0.1nm,適用于薄膜厚度、刻蝕深度、臺階高度的測量。例如,在深硅刻蝕工藝中,通過臺階儀監測刻蝕深度(精度±1%),確保流道深度均勻性<2%。SEM則用于納米級結構觀測,配備二次電子探測器,可實現5nm分辨率的表面形貌成像,用于微流道側壁粗糙度(Ra<50nm)、微孔孔徑(誤差<±5nm)的檢測。在PDMS模具復制過程中,SEM檢測模具結構的完整性,避免因缺陷導致的芯片流道堵塞。公司建立了標準化測量流程,針對不同材料與結構選擇合適的測量方法,如柔性PDMS芯片采用光學臺階儀非接觸測量,硬質芯片結合SEM與臺階儀進行三維尺寸分析。通過大數據統計過程控制(SPC),將關鍵尺寸的CPK值提升至1.67以上,確保加工精度滿足需求,為客戶提供可追溯的質量保障。湖北特殊MEMS微納米加工