微機電技術簡介----轉貼自"2300科技新聞報"

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• 微機電


以微機電的原文”Micro Electro-Mechanical System”直接解釋，可以說是”微米級的機電整合系統”技術，其實用”微系統技術（Micro System Technology）”來解釋較為傳神，因為微機電並非一個特定的東西或應用，而是一種技術。如果我們再以比較具體而且簡單的名詞解釋來說明何謂微機電，可以用一句話說明，那就是”巨觀世界系統的微縮化”。有別於只重視電子系統的系統單晶片SOC，微機電實則包含機械與電子系統雙重部分，比較傾向於自然界真正的所謂”系統”。其中機械部分主要為系統機械結構（例如housing、支架、溝渠、槽）、受力/出力裝置（例如引擎、活塞、齒輪、馬達）等較具備物理實體外觀的部分；電子部分則是大家較熟悉的訊號輸出入（I/O）、儲存（Storage/Memory）、處理（Processing）、訊號傳送（Transmission）等線路，或是成為積體電路（IC）。簡單的說，微機電包含兩大部分，機械部分負責結構、動力與傳動，電子部分則專工訊號與處理。



自然界的訊號屬於類比訊號，如聲、光、震動、溫度等等，經由感應器（sensor）接收上述訊號之後，經過類比數位轉換（ADC）成為數位訊號之後，交由控制器（controller）處理；處理過後的數位訊號再經過數位類比轉換（DAC）後交由致動器（actuator）反應做出控制器所欲傳達的動作至外界。我們可以用人類手指碰到滾燙熱水時的一連串動作作為例子即可明瞭。因此，微機電也可以解釋成由感應器、致動器與電子控制線路所組成的微小系統技術。



• 微機電製程



關於微機電製程方面，我們仍然可以由上述的機械與電子兩部分來看。在機械部分，可以說是微加工技術（Micro machining）的一環，主要有體微加工（Bulk micro machining）與面微加工（Surface micro machining）兩類技術；電子部分，主要是大家熟悉的CMOS製程應用。


在體微加工技術方面，本質上為對矽晶圓的蝕刻技術，在矽晶圓上根據不同晶格方向對於特定蝕刻液的蝕刻速率不同（亦即所謂材料的非等向性特性，anisotropic）而蝕刻出所需要的深寬比（aspect ratio），形成機械構件。由於製程本質為矽蝕刻，適合機械構件中出力/受力的部分，但也由於該製程為矽蝕刻，最大的缺點就是製程為不可逆，一但製程中出現缺陷即必需整片拋棄，因此良率控制範圍較窄，成本較高，技術專屬性較多。面微加工方面，本質上為沉積（deposition）製程，適合薄膜、膈膜（diaphragm）、鏡面（mirror）等非接觸式機械構件的製作，缺點是無法做出高深寬比的機械構件，優點為製程簡單，屬於可逆製程，最重要的是與現行CMOS製程相容。


由於機械構件的要求，高深寬比的製程技術成為微機電技術中相當關鍵的一環，因此，能夠同時具備傳統體微加工與面微加工技術優點的LIGA製程發展，成為微機電技術中重要的進展之一。”LIGA”來自德文的 Lithographie Galvanoformung Abformun，意義是lithography electroforming and molding的綜合製程。LIGA可以使物件得到極高的深寬比，最高可以達200:1，是微機電領域裡非常重要的製程技術。



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