陜西MEMS微納米加工發(fā)展趨勢

MEMS傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？

運動追蹤在運動員的日常訓(xùn)練中，MEMS傳感器可以用來進(jìn)行3D人體運動測量，通過基于聲學(xué)TOF，或者基于光學(xué)的TOF技術(shù)，對每一個動作進(jìn)行記錄，教練們對結(jié)果分析，反復(fù)比較，以便提高運動員的成績。隨著MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，MEMS傳感器的價格也會隨著降低，這在大眾健身房中也可以廣泛應(yīng)用。在滑雪方面，3D運動追蹤中的壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀以及GPS可以讓使用者獲得極精確的觀察能力，除了可提供滑雪板的移動數(shù)據(jù)外，還可以記錄使用者的位置和距離。在沖浪方面也是如此，安裝在沖浪板上的3D運動追蹤，可以記錄海浪高度、速度、沖浪時間、漿板距離、水溫以及消耗的熱量等信息。 MEMS常見的產(chǎn)品-聲學(xué)傳感器。陜西MEMS微納米加工發(fā)展趨勢

太赫茲柔性電極的雙面結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工：太赫茲柔性電極以PI為基底，采用雙面結(jié)構(gòu)設(shè)計，上層實現(xiàn)太赫茲波發(fā)射/接收，下層集成信號處理電路，解決了傳統(tǒng)剛性太赫茲器件的便攜性難題。加工工藝包括：首先在雙面拋光的PI基板上，利用電子束光刻制備亞微米級金屬天線陣列（如蝴蝶結(jié)、螺旋結(jié)構(gòu)），特征尺寸達(dá)500nm，周期1-2μm，實現(xiàn)對0.1-1THz頻段的高效耦合；背面通過薄膜沉積技術(shù)制備氮化硅絕緣層，濺射銅箔形成共面波導(dǎo)傳輸線，線寬控制精度±10nm，特性阻抗匹配50Ω。電極整體厚度＜50μm，彎曲狀態(tài)下信號衰減＜3dB，適用于人體安檢、非金屬材料檢測等場景。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，太赫茲柔性電極可非侵入式檢測皮膚水分含量，分辨率達(dá)0.1%，檢測時間＜1秒，較傳統(tǒng)電阻法精度提升5倍。公司開發(fā)的納米壓印技術(shù)實現(xiàn)了天線陣列的低成本復(fù)制，單晶圓（4英寸）產(chǎn)能達(dá)1000片以上，良率＞85%，推動太赫茲技術(shù)從實驗室走向便攜式設(shè)備，為無損檢測與生物傳感提供了全新維度的解決方案。河北MEMS微納米加工技術(shù)規(guī)范以PI為特色的柔性電子在太赫茲超表面器件上的應(yīng)用很廣。

熱壓印技術(shù)在硬質(zhì)塑料微流控芯片中的應(yīng)用：熱壓印技術(shù)是實現(xiàn)PMMA、PS、COC、COP等硬質(zhì)塑料微結(jié)構(gòu)快速成型的**工藝，較傳統(tǒng)注塑工藝具有成本低、周期短、圖紙變更靈活等優(yōu)勢。工藝流程包括：首先利用光刻膠在硅片上制備高精度模具，微結(jié)構(gòu)高度5-100μm，側(cè)壁垂直度＞89°；然后將塑料基板加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上（如PMMA為110℃），在5-10MPa壓力下將模具結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印至基板，冷卻后脫模。該技術(shù)可實現(xiàn)0.5μm的特征尺寸分辨率，流道尺寸誤差＜±1%，適用于微流道、微孔陣列、透鏡陣列等結(jié)構(gòu)加工。以數(shù)字PCR芯片為例，熱壓印制備的50μm直徑微腔陣列，單芯片可容納20,000個反應(yīng)單元，配合熒光檢測實現(xiàn)核酸分子的***定量，檢測靈敏度達(dá)0.1%突變頻率。公司開發(fā)的快速換模系統(tǒng)可在30分鐘內(nèi)完成模具更換，支持小批量生產(chǎn)（100-10,000片），從設(shè)計圖紙到樣品交付**短*需10個工作日，較注塑縮短70%周期。此外，通過表面涂層處理（如疏水化、親水化），可定制芯片表面潤濕性，滿足不同檢測場景的流體控制需求，成為研發(fā)階段快速迭代與中小批量生產(chǎn)的優(yōu)先工藝。

神經(jīng)電子芯片的MEMS微納加工技術(shù)與臨床應(yīng)用：神經(jīng)電子芯片作為植入式醫(yī)療設(shè)備的**組件，對微型化、生物相容性及功能集成度提出了極高要求。公司依托0.35/0.18μm高壓工藝，成功開發(fā)多通道神經(jīng)電刺激SoC芯片，可實現(xiàn)無線充電與通訊功能，將控制信號轉(zhuǎn)化為精細(xì)電刺激脈沖，用于神經(jīng)感知、調(diào)控及阻斷。以128像素視網(wǎng)膜假體芯片為例，通過MEMS薄膜沉積技術(shù)在硅基基板上制備高密度電極陣列，單個電極尺寸*50μm×50μm，間距100μm，確保對視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞的靶向刺激。芯片表面采用聚酰亞胺（PI）與氮化硅復(fù)合涂層，經(jīng)120℃高溫固化處理后，涂層厚度控制在5-8μm，有效抑制蛋白吸附與炎癥反應(yīng)，植入體壽命可達(dá)5年以上。目前該芯片已批量交付，由母公司中科先見推進(jìn)至臨床前動物實驗階段，針對視網(wǎng)膜退行***變患者，可重建0.1-0.3的視力，為盲人復(fù)明提供了突破性解決方案。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)植入設(shè)備的體積限制，芯片整體厚度＜200μm，兼容微創(chuàng)植入手術(shù)，推動神經(jīng)調(diào)控技術(shù)向精細(xì)化、長期化發(fā)展。PVD磁控濺射、PECVD氣相沉積、IBE刻蝕、ICP-RIE深刻蝕是構(gòu)成MEMS技術(shù)的必備工藝。

MEMS制作工藝-聲表面波器件的特點：

1.由于聲表面波器件是在單晶材料上用半導(dǎo)體平面工藝制作的，所以它具有很好的一致性和重復(fù)性，易于大量生產(chǎn)，而且當(dāng)使用某些單晶材料或復(fù)合材料時，聲表面波器件具有極高的溫度穩(wěn)定性。

2.聲表面波器件的抗輻射能力強，動態(tài)范圍很大，可達(dá)100dB。這是因為它利用的是晶體表面的彈性波而不涉及電子的遷移過程此外，在很多情況下，聲表面波器件的性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了很好的電磁波器件所能達(dá)到的水平。比如用聲表面波可以作成時間-帶寬乘積大于五千的脈沖壓縮濾波器，在UHF頻段內(nèi)可以作成Q值超過五萬的諧振腔，以及可以作成帶外抑制達(dá)70dB、頻率達(dá)1低Hz的帶通濾波器 基于 0.35/0.18μm 高壓工藝的神經(jīng)電刺激 SoC 芯片，實現(xiàn)多通道控制與生物相容性優(yōu)化。海南多功能MEMS微納米加工

可降解聚合物加工工藝儲備，為體內(nèi)短期植入檢測芯片提供生物相容性材料解決方案。陜西MEMS微納米加工發(fā)展趨勢

MEMS制作工藝-太赫茲超導(dǎo)混頻陣列的MEMS體硅集成天線與封裝技術(shù)：

太赫茲波是天文探測領(lǐng)域的重要波段，太赫茲波探測對提升人類認(rèn)知宇宙的能力有重要意義。太赫茲超導(dǎo)混頻接收機是具有代表性的高靈敏天文探測設(shè)備。天線及混頻芯片封裝是太赫茲接收前端系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。當(dāng)前，太赫茲超導(dǎo)接收機多采用單獨的金屬喇叭天線和金屬封裝，很難進(jìn)行高集成度陣列擴展。大規(guī)模太赫茲陣列接收機發(fā)展很大程度受到天線及芯片封裝技術(shù)的制約。課題擬研究基于MEMS體硅工藝技術(shù)的適合大規(guī)模太赫茲超導(dǎo)接收陣列應(yīng)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(dǎo)混頻芯片一體化封裝。通過電磁場理論分析、電磁場數(shù)值建模與仿真、低溫超導(dǎo)實驗驗證等手段， 陜西MEMS微納米加工發(fā)展趨勢