近來，MEMS技術(shù)越來越引起業(yè)界的廣泛重視與共識，這是因為MEMS技術(shù)形成的產(chǎn)品具有微型化、高性價比、能批量生產(chǎn)且與IC技術(shù)兼容等特點而成為一個全新的技術(shù)領(lǐng)域。

MEMS的基本概念及發(fā)展情況

MEMS定義

目前，MEMS（Micro Electron Mechanic Systems）的定義尚無統(tǒng)一標準，通常有三種：

廣義定義

MEMS是指集微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理及控制電路、接口電路、通信電路及電源于一體的完整的微型機電系統(tǒng)。它可將機械構(gòu)件、驅(qū)動部件、電控系統(tǒng)集成為一個整體單元的微型系統(tǒng)。

狹義定義

MEMS專指構(gòu)成元件尺寸是微（納）米量級的可控制、可運動的微型機電系統(tǒng)，或指用微米/納米材料進行設(shè)計、加工、制造、測量和控制的系統(tǒng)。

工藝上的定義

MEMS是用微電子技術(shù)、微加工技術(shù)（硅體微加工、硅表面微加工、LIGA技術(shù)、鍵合技術(shù)等）相結(jié)合的制造工藝，制造出微傳感器、微執(zhí)行器、微驅(qū)動器以及微系統(tǒng)。

MEMS的研究內(nèi)容

基礎(chǔ)理論研究

主要研究微尺寸效應(yīng)、微磨擦、微結(jié)構(gòu)的機械效應(yīng)。微機械、微傳感器、微執(zhí)行器等的設(shè)計原理和控制方法。

制造工藝研究

主要研究微材料性能、微加工工藝技術(shù)、微器件的集成和裝配以及微測量技術(shù)等。

世界上制作MEMS器件的工藝技術(shù)主要有三種：第一種是以美國為代表的利用化學(xué)離蝕或IC工藝，對硅材料進行加工，形成硅基MEMS器件。目前，國內(nèi)主要利用這種方法制備MEMS器件，該方法與IC工藝兼容，可實現(xiàn)微機械和微電子的系統(tǒng)集成，適合批量生產(chǎn)，成為制備MEMS器件的主要技術(shù)；第二種是以德國為代表的LIGA技術(shù)（德文Lithographie— 光刻，Galvanoformung—電鑄，Abformang— 鑄塑，三個詞的縮寫），它利用X射線光刻技術(shù)，通過電鑄成型和鑄塑工藝形成深層微結(jié)構(gòu)方法，制作MEMS器件。然而，這種方法需要一套獨特的工藝裝備，價格昂貴，但可制作深刻蝕器件；第三種方法以日本為代表，利用傳統(tǒng)的機械加工手段，即利用“大機器”制造“小器件”，再用“小器件”制造“微器件”。

應(yīng)用研究

主要是研究MEMS器件，如微傳感器、微電機、微型閥、微加速度計、微慣性器件等的應(yīng)用方法，特別是研究其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，可靠性和穩(wěn)定性問題是應(yīng)用過程中主要研究的內(nèi)容之一。

MEMS的發(fā)展趨勢

系統(tǒng)單片集成化

將敏感元件（Sensor）+專用集成電路（ASIC），集成在同一芯片上，以提高MEMS器件的靈敏度和可靠性。美國AD公司生產(chǎn)的集成加速度傳感器就是如此。

制備工藝多樣化

研究MEMS器件的各種制備工藝，如：體硅加工工藝、表面犧牲層工藝、溶硅工藝、LIGA工藝（光刻、電鑄和鑄塑）、聲激光刻蝕、非平面電子束光刻、鍍膜（濺射）工藝、硅 — 硅鍵合工藝、電火花加工、微量切割、MEMS各種型式的封裝工藝等，這些新工藝可謂是層出不窮。

研究方向廣泛化

對MEMS的研究，不僅涉及基礎(chǔ)理論、制備工藝、應(yīng)用技術(shù)，還涉及到MEMS技術(shù)與其他如通信技術(shù)、計算機技術(shù)的結(jié)合問題，更涉及到一些新興學(xué)科和一些前沿技術(shù)的綜合分析與應(yīng)用。MEMS技術(shù)在許多領(lǐng)域引發(fā)了一場“微小型”革命。特別是MEMS器件的應(yīng)用十分廣泛，從幾次大型的國際會議和國內(nèi)專業(yè)會議來看，其研究方向大約有十余方面，如微傳感器：力、熱、磁、光、聲、化學(xué)、生物器件等；微執(zhí)行器：微型泵、微閥、微軸承、微電機、微探針；微慣性器件：微加速度計、微陀螺等。而MEMS在軍工方面的應(yīng)用更是為軍界所倚重。

提高器件實用化

MEMS器件實用化有二個概念。一是器件有良好的性能和價格比，工藝穩(wěn)定、成熟，能進行批量生產(chǎn)，MEMS器件與IC器件不同，MEMS器件一般都有活動部件，必須要考慮到生產(chǎn)過程中的成品率問題，因此器件的結(jié)構(gòu)形式和封裝水平對器件的實用影響很大，應(yīng)引起高度關(guān)注。另一方面要必須考慮MEMS器件在應(yīng)用時的可靠性問題，特別是在器件的設(shè)計、制造以及到具體應(yīng)用的各個環(huán)節(jié)都需考慮。另外，還包括MEMS器件的測試標準和測試方法的研究。

MEMS器件的應(yīng)用

工業(yè)自動控制領(lǐng)域

MEMS器件在工業(yè)自動控制領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。特別是對“溫度、壓力、流量”三大參數(shù)的檢測與控制，MEMS器件大有用武之地。目前普遍采用有微壓力、微流量和微測溫器件，在一些技術(shù)要求較高，應(yīng)用條件和要求特殊的場合，MEMS器件就有著特殊的優(yōu)勢。

生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

MEMS器件在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，如微型血壓計、神經(jīng)系統(tǒng)檢測、細胞組織探針和生物醫(yī)學(xué)檢測，并證實MEMS器件具有再生某些神經(jīng)細胞組織的功能。

光電領(lǐng)域

Agere公司推出業(yè)界首款三維MEMS系統(tǒng)。該系統(tǒng)由微鏡像開關(guān)、驅(qū)動器芯片等系列器件構(gòu)成，集光、電、微機械和微封裝于一體，優(yōu)勢是能夠簡化交換設(shè)備和交叉聯(lián)接光纖聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計和制造，大大加快了全光網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展。

MEMS器件應(yīng)用于數(shù)字光處理器件（DLP）。其產(chǎn)品核心是數(shù)字微鏡器件（DMD）光半導(dǎo)體芯片。目前全球已有40家著名的TV和放映設(shè)備廠開始采用DLP子系統(tǒng)，LG公司展示了3款采用DLP子系統(tǒng)的52英寸彩電。

日本航空電子研究所的OADH元件使用于DMDW通信系統(tǒng)中，用于篩選出某個波長信號或者迭加信號。

生活家庭領(lǐng)域

汽車安全氣囊、汽車用各種參數(shù)檢測中的微傳感器、游戲機系統(tǒng)均采用MEMS器件。在游戲機中，MEMS芯片組成的器件可以取代游戲機中各種鏈桿或按鍵，使用者只需改變這種器件的位置，即可隨心所欲地控制整個游戲過程。

軍工領(lǐng)域

MEMS器件的軍事應(yīng)用越來越受到軍界的重視，應(yīng)用十分廣泛。

射頻元器件 基于MEMS的開關(guān)、濾波器、可變電容、電感等射頻元器件已取得的實質(zhì)性進展，將在軍用相控雷達、無線電通信中率先應(yīng)用。

燃料電池 利用MEMS技術(shù)研發(fā)的微型燃料電池、處理器、超級電容器一體化裝置等都已有產(chǎn)品問世。美國防部透露，2003年配置在便攜式軍用電子裝備上的電池容量為1000w.h/kg，2006年為3100w.h/kg。國外正在利用MEMS技術(shù)研制實用化和高效率的微型燃料電池。

制導(dǎo)彈藥 MEMS慣性器件仍被列為國防關(guān)鍵技術(shù)予以發(fā)展。國內(nèi)外已小批量生產(chǎn)硅微機械振動陀螺和硅加速度計構(gòu)成的MEMS慣性測量裝置用于近程導(dǎo)彈。國外正在加速研制高精度、低成本、集成化和抗高沖擊的MEMS慣性測量裝置。研究在芯片上制造光纖陀螺，并企圖在一塊芯片上實現(xiàn)INS（慣性導(dǎo)航）以及擴展INS的應(yīng)用范圍，為作制導(dǎo)的炮射彈藥（榴彈炮彈、迫擊炮彈、火箭炮彈等）提供廉價和一次性的制導(dǎo)和控制，提高打擊精度。