犧牲層技術是什麼

『壹』 EMES是什麼

MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的縮寫，即微電子機械繫統。微電子機械繫統(MEMS)技術是建立在微米/納米技術（micro/nanotechnology）基礎上的21世紀前沿技術，是指對微米/納米材料進行設計、加工、製造、測量和控制的技術。它可將機械構件、光學系統、驅動部件、電控系統集成為一個整體單元的微型系統。這種 微電子機械繫統不僅能夠採集、處理與發送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據外部的指令採取行動。它用微電子技術和微加工技術(包括硅體微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片鍵合等技術)相結合的製造工藝，製造出各種性能優異、價格低廉、微型化的感測器、執行器、驅動器和微系統。 微電子機械繫統（MEMS）是近年來發展起來的一種新型多學科交叉的技術，該技術將對未來人類生活產生革命性的影響。它涉及機械、電子、化學、物理、光學、生物、材料等多學科。對 微電子機械繫統(MEMS)的研究主要包括理論基礎研究、製造工藝研究及應用研究三類。理論研究主要是研究微尺寸效應、微磨擦、微構件的機械效應以及微機械、微感測器、微執行器等的設計原理和控制研究等；製造工藝研究包括微材料性能、微加工工藝技術、微器件的集成和裝配以及微測量技術等；應用研究主要是將所研究的成果，如微型電機、微型閥、微型感測器以及各種專用微型機械投入實用。
微電子機械繫統（MEMS）的製造，是從專用集成電路（ASIC）技術發展過來的，如同ASIC技術那樣，可以用微電子工藝技術的方法批量製造。但比ASIC製造更加復雜，這是由於 微電子機械繫統（MEMS）的製造採用了諸如生物或者化學活化劑之類的特殊材料，是一種高水平的微米/納米技術。微米製造技術包括對微米材料的加工和製造。它的製造工藝包括：光刻、刻蝕、淀積、外延生長、擴散、離子注入、測試、監測與封裝。納米製造技術和工藝，除了包括微米製造的一些技術（如離子束光刻等）與工藝外，還包括利用材料的本質特性而對材料進行分子和原子量級的加工與排列技術和工藝等。 微電子機械繫統的製造方法包括LIGA工藝（光刻、電鍍成形、鑄塑）、聲激光刻蝕、非平面電子束光刻、真空鍍膜（濺射）、硅直接鍵合、電火花加工、金剛石微量切削加工。目前，國際上比較重視的微型機電系統的製造技術有：犧牲層硅工藝、體微切削加工技術和LIGA工藝等，新的微型機械加工方法還在不斷涌現，這些方法包括多晶硅的熔煉和聲激光刻蝕等。

『貳』 靜電電動機的歷史及發展狀況

靜電電動機具有漫長的發展歷史：
◆1742 年,即在電磁式電動機誕生100 多年前,Andrew Gordan 發明了利用同號電荷相排斥、異號電荷相吸引原理的電鈴和電彈力車，這可以看成是最早的利用靜電驅動的例子。
◆1889 年Karl Zipernowsky 發明了電容式靜電電動機。
◆1893 年Arno 利用絕緣材料的介電馳豫特性製造了一台3800V， 50Hz 電壓驅動的非同步感應靜電電動機。
◆1969 年B.Boilée 研製了幾種電容可變式靜電電動機,其中一種定轉子之間的間隙加工到了0.1mm ，有100 個電極,工作電壓降到了200V，輸出功率為600μW。這一研究結果使人們關注靜電電動機 。
對電磁式電動機而言，它的結構比較復雜，在尺寸小時,磁場密度的大小受到導體表面電阻和線圈發熱導致的溫升的限制，而且磁性材料的性能和漏磁通也會進一步減小能量密度,所以電磁式電動機在小型化時不具備了傳統尺寸時的優勢。但是對靜電電動機而言，它具備以下幾點優勢：
第一、從結構上講，靜電電動機結構簡單，電極表面所產生的電場強度與電極的厚度無關，電極和配線的截面積可以做得很小。
第二、靜電電動機的電場強度只受絕緣材料性能的限制,縮小尺寸並不影響電場強度,產生的力與表面積成正比，通常絕緣材料的尺寸越小，性能越強。根據帕邢(Paschen) 定律，間隙越小,空氣電火花所產生的電場強度急劇增大。例如硅氧化膜這種絕緣材料，其絕緣強度可達幾百kV/ mm。
因此,小型化的靜電電動機的電場能量密度可與電磁式電動機的磁場能量密度相比擬。
第三、與電磁式電動機相比，靜電電動機能量轉換效率高。
基於靜電電動機的這些特點，各國開始了對小型化靜電電動機的研究。隨著電子技術的高速發展，硅加工工藝逐漸成熟,集成電路加工尺寸可以做到深亞米級。在此背景下，美國加利福尼亞大學berkeley 分校的Muller 在1987 年提出在1μm～1mm 范圍內製作以硅集成工藝為基礎的具有智能化結構的MEMS 概念，到1989 年，該校學生L. S. Fan 等人成功地在矽片上製作出直徑為120μm 的靜電電動機(其結構如圖7 所示） 。從此，靜電電動機的研製主要集中在了超微型結構上。
到目前為止，日本、美國和德國對靜電電動機的開發與研究分別代表著三種製作靜電電動機的技術：
第一種是以日本為代表的利用非光刻的傳統的機械加工手段(如金屬與塑料部件的切削、研磨) ,即利用大機器製造生產小機器，再利用小機器製造微機器的方法。日本認為靜電電動機的未來不只屬於硅，硅僅是人們要使用的材料中的一種。
第二種是以美國為代表的表面超微加工技術，利用犧牲層技術和集成電路工藝技術相結合對硅材料進行加工。
第三種是以德國為代表的LIGA技術，LIGA是德文Lithograpie (光刻) 、Galvanoformung(電鑄) 和Abformung(塑鑄) 三個詞的縮寫，它是利用X射線光刻技術,通過電鑄成型和鑄塑形成深層微結構的方法。這種方法可以對多種金屬以及陶瓷進行三維微細加工。其中第二種方法與傳統IC 工藝相兼容，可以實現微機械和微電子的系統集成，比較適合批量生產，已成為目前超微靜電電動機生產的主流技術。