微機電產業.doc

高科技產業 微機電 工管三甲 鍾妮君 工管三乙 賴紅旭 工管三乙 懿璇 工管三乙 劉如晏 一、緒論 1.1 動機 微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System)，簡稱MEMS，是目前科技界公認最具未來發展潛力及前瞻性的研究領域。微機電系統的發展，根源於1960年代對積體電路的研究，當時發展的理念在於如何將電子電路微小化，十年之後，各式微小的電子產品已走入家庭，造成了重大的產業革命；而到目前，科技研究人員又試圖改善傳統加工技術及應用半導體製造技術，來製造微小元件，試圖將各種機械元件微小化，期望能如半導體工業一樣，成為革命性的先驅技術。 1.2目的 為瞭解微機電目前的產業概況，並對其產業進行市場、產品、分析、競爭力等…概況作大略的分析，以達到對微機電有初步認識的目的。 二、微機電系統產業概況 微系統技術Micro Electro-Mechanical System, MEMS）是一種結合光、機、電、材、控制、物理、生醫、化學等多重技術領域之整合型與微小化系統製造技術。近年來，我國以既有的微電子技術和發展中的微機電系統技術與微機械精密加工技術為基礎，整合工研院院內電子所、機械所、材料所、能資所及生醫工程中心等相關單位，致力於微系統核心技術及共同實驗室之建置，並進行微型結構、微型元件及微型系統技術開發，以提升國內產業製造能力，促進新興產業發展。已成功發展出一系列微機電系統之核心關鍵技術，可提供產業界微機電相關產品、元件之微加工核心技術服務及技術移轉，協助其開發微小化之產品及縮短新產品開發時程，國內微機電產業發展，開創新興MEMS產業環境。MEMS應用範圍的廣泛。因此，微機電系統(Micro Electro-Mechanical System/MEMS)技術（或謂微系統技術）乃被視為下世代主要的核心製造技術。國外方面，目前許多國家（如：歐、美、日…等）的大學研究所及相關的政府與國家研究機構均投注了相當大的人力及資源從事相關技術的研究及產品的開發。 2.1有關微機電的探討與研發 全世界在微機電技術產業發展與推動上，具有重大影響力的國際性會議當屬“世界微機械高峰會議(World Micromachine Summit)”，包括美、德、日等十九個對微機電技術積極投入發展的地區國家代表參與，會中各地區國家進行技術發展的交流，並對未來趨勢、衝擊影響做廣泛的討論。我國並也參與此高峰會議，這個與會的動作是對國內發展投入微機電技術的肯定，同時也能掌握全世界技術發展的狀況。 三、微機電系統的製造技術半導體製程概分為三類：1）薄膜成長，2）微影罩幕，3）蝕刻成型。而微機電元件的製造技術則是利用目前的半導體製造技術為基礎再加以延伸應用，其製造技術的彈性與變化比一般的IC製造技術來的大，從薄膜成長，黃光微影罩幕，乾濕蝕刻成型等製程都在微機電製程的應用範疇，再配合其他新發展的精密加工與矽微加工技術，包括異方性蝕刻，電鑄，LIGA…等技術，而成現在所發展的微機電元件的製造技術。整個系統的完成則是靠各個關鍵元件的整合，再加上最後系統的封裝測試，也是重要的步驟。其中在矽微加工技術方面，又可分為體型微加工技術、面型微加工技術以及LIGA技術三種加工技術。體型微加工技術Bulk micromachining） 體型微加工技術就是把矽晶片等材料當成一塊加工母材，來作蝕刻切削的加工技術。而體型微加工技術常用的材料為矽晶片及玻璃，而利用這些材料製成零件後，可因零件之中間加工處理如摻雜而有接合溫度限制；或含有電子電路而有接合溫度及電場限制。利用高溫加速或增強接合強度，在降回室溫時，不同材料會有熱應力產生因而導致元件破裂及良率降低之顧慮。在特殊用途之元件，有材料限制，如電泳分離晶片，使用高電壓，必須採用絕緣材料如玻璃，因而接合方式有所不同。在蝕刻方面，主要還是以濕蝕刻為主，而加工之尺寸，約在mm至數十微米的範圍。深度由數十微米至晶片厚度(蝕穿晶片400~700微米)不等。面型微加工技術Surface micromachining） 面型微加工則是比較靠近原本積體電路半導體製程的作法，主要是利用蒸鍍、濺鍍或化學沈積方法，將多層薄膜疊合而成，此種方法較不傷及矽晶片。因為任何微機械結構，都是以薄膜沉積製作，所以不管是加工的精確度或者是解析度，面型微加工技術都遠勝於體型微加工技術。因此在整合電路on-chip circuitry）與微結構microstructure）或微感測器micro-sensors）方面，面型微矽加工都比體型加工法佔有優勢，但是此兩種方式在微機電製程技術中的優劣是無法比較的，這要看所要製作的元件特性與方式，甚至可將此兩種方式結合為一。3.3 微