陜西MEMS微納米加工發(fā)展趨勢(shì)

MEMS傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？

運(yùn)動(dòng)追蹤在運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練中，MEMS傳感器可以用來進(jìn)行3D人體運(yùn)動(dòng)測量，通過基于聲學(xué)TOF，或者基于光學(xué)的TOF技術(shù)，對(duì)每一個(gè)動(dòng)作進(jìn)行記錄，教練們對(duì)結(jié)果分析，反復(fù)比較，以便提高運(yùn)動(dòng)員的成績。隨著MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，MEMS傳感器的價(jià)格也會(huì)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(yùn)動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)追蹤，可以記錄海浪高度、速度、沖浪時(shí)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(shì)

太赫茲柔性電極的雙面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)，上層實(shí)現(xiàn)太赫茲波發(fā)射/接收，下層集成信號(hào)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(jí)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)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(shí)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(shí)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(dòng)太赫茲技術(shù)從實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shì)。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(shí)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(gè)反應(yīng)單元，配合熒光檢測實(shí)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(jì)圖紙到樣品交付**短*需10個(gè)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(duì)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(shí)現(xiàn)無線充電與通訊功能，將控制信號(hào)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(gè)電極尺寸*50μm×50μm，間距100μm，確保對(duì)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，針對(duì)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(dòng)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(diǎn)：

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(shí)，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(qiáng)，動(dòng)態(tài)范圍很大，可達(dá)100dB。這是因?yàn)樗玫氖蔷w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(shí)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(shí)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(chǔ)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(shì)

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(duì)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(jī)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(jī)多采用單獨(dú)的金屬喇叭天線和金屬封裝，很難進(jìn)行高集成度陣列擴(kuò)展。大規(guī)模太赫茲陣列接收機(jī)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等手段， 陜西MEMS微納米加工發(fā)展趨勢(shì)