MEMS发展历史在线视频

接下来我们沿着关键技术

标志性器件和产业化三条线索

来对MEMS的发展历史做一个简要回顾

先来看MEMS发展历程中的关键技术

普遍认为MEMS起源于微电子技术

主要是因为它沿用了微电子技术的材料和加工技术

1947年 贝尔实验室发明了半导体晶体管

从而彻底改变了电子线路的结构

实现了固态电子系统

1954年 Charls Smith研究了硅和锗的压阻效应

揭示了在半导体基底上实现机械电子功能

从而实现固态机电系统的可能

1959年 德州仪器公司和仙童半导体公司的技术人员

分别获得了硅基集成电路的专利

标志着大规模集成电路生产的开始

同年 在第29届美国物理学会年会上

加州理工大学的Richard Feyman教授

发表了“there’s plenty of room at the bottom”的演讲

成为微米纳米技术蓬勃发展的预言

1962年 PJ Holmes研究了硅的各向异性腐蚀特性

提供了在硅基底上进行微机械加工的可能

1967年 Harvey Nathanson利用牺牲层工艺

做出了基于金属薄膜微悬臂梁的场效应晶体管谐振栅极

提供了微机电一体化加工的可能

1968年 阳极键合工艺出现

提供了另一种微机电系统集成方法

1969年 掺杂自停止湿法腐蚀工艺出现

实现了微尺度机械加工的精确控制

1982年

kurt petersen发表了“silicon as a mechanical material”的文章

系统地研究了硅的机械性能和传感性能

这些技术和发现奠定了MEMS的基础

并因此诞生了几种标志性的MEMS器件

进入80年代后

MEMS加工技术又有了进一步的发展

1982年 德国卡尔斯鲁耳原子能研究中心提出了LIGA技术

同年 UC伯克利利用牺牲层工艺

制作出了基于多晶硅薄膜的MEMS器件

1994年 博世公司开发了反应离子深刻蚀技术

1998年 Sandia实验室推出了5层多晶硅工艺

这些新技术促进了MEMS器件的大规模 低成本生产

推动了MEMS的工业化

在半导体材料的机电性能不断被发现

微机械加工技术不断发展的过程中

各种微传感器 微执行器和微流控器件

也在不断被研制

其中一些还成功地进入了市场

在微传感器方面

1961年Kulite公司

研发出面向汽车胎压检测的硅压阻式压力传感器

1977年 斯坦福大学研制出硅基电容式压力传感器

1985年 Novasensor公司推出了5美元的硅微血压传感器

1987年 ADI公司利用表面牺牲层工艺

研发出微型加速度计

1993年 ADI推出了5美元的加速度计

用在Saab汽车的安全气囊上

2002年 Knowles公司推出了第一个硅微麦克风

2003年 Invensense公司推出MEMS陀螺

在微执行器方面

1977年 TI公司开始研究DLP显示技术

但是直到1994年才推出DLP芯片产品

1979年 HP先于Canon利用微加工技术

实现了热泡式喷墨打印头

1987年 UC伯克利做出了硅微静电马达

1989年 sandia实验室做出静电叉指型微执行器

1994年 EPSON推出压电打印头产品

90年代 互联网与个人通信的爆炸式发展

催生了光学MEMS的泡沫

也迎来了生化MEMS技术的快速发展

微流控芯片开始进入市场

MEMS器件与集成电路芯片一样

是基于批量化加工技术的

这意味着低成本是它的一大优势

因此寻找大市场始终是它的发展目标

这一点也充分体现在了它的产业化发展过程中

上世纪80年代

面向汽车电子 医疗设备和办公自动化设备等

大市场对微型传感器和执行器的需求

在科学技术的推动下

压力传感器 加速度计 微镜阵列

喷墨打印头等MEMS产品成功进入市场

但是在这一快速发展时期

也出现了一些过高的期望

例如静电微马达

最终并没有实现产业化

90年代 伴随着光通信产业的兴起

涌现出了大批光MEMS器件

但不久就发生了泡沫破裂

MEMS产业随之陷入低谷

90年代末期 随着生物医学工程的兴起

微流控芯片成为新的MEMS产业增长点

本世纪以来

巨大的个人消费电子市场形成

这正是MEMS的微型化 集成化和低成本

所要寻找的杀手级的市场

消费电子市场引领MEMS走出低谷

MEMS工业也开始形成

并伴随着物联网 机器人 可穿戴设备 AR/VR等

新的应用领域的出现

进入了稳定发展的时期