牺牲层技术是什么

‘壹’ EMES是什么

MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统。微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术（micro/nanotechnology）基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种 微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。 微电子机械系统（MEMS）是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。对 微电子机械系统(MEMS)的研究主要包括理论基础研究、制造工艺研究及应用研究三类。理论研究主要是研究微尺寸效应、微磨擦、微构件的机械效应以及微机械、微传感器、微执行器等的设计原理和控制研究等；制造工艺研究包括微材料性能、微加工工艺技术、微器件的集成和装配以及微测量技术等；应用研究主要是将所研究的成果，如微型电机、微型阀、微型传感器以及各种专用微型机械投入实用。
微电子机械系统（MEMS）的制造，是从专用集成电路（ASIC）技术发展过来的，如同ASIC技术那样，可以用微电子工艺技术的方法批量制造。但比ASIC制造更加复杂，这是由于 微电子机械系统（MEMS）的制造采用了诸如生物或者化学活化剂之类的特殊材料，是一种高水平的微米/纳米技术。微米制造技术包括对微米材料的加工和制造。它的制造工艺包括：光刻、刻蚀、淀积、外延生长、扩散、离子注入、测试、监测与封装。纳米制造技术和工艺，除了包括微米制造的一些技术（如离子束光刻等）与工艺外，还包括利用材料的本质特性而对材料进行分子和原子量级的加工与排列技术和工艺等。 微电子机械系统的制造方法包括LIGA工艺（光刻、电镀成形、铸塑）、声激光刻蚀、非平面电子束光刻、真空镀膜（溅射）、硅直接键合、电火花加工、金刚石微量切削加工。目前，国际上比较重视的微型机电系统的制造技术有：牺牲层硅工艺、体微切削加工技术和LIGA工艺等，新的微型机械加工方法还在不断涌现，这些方法包括多晶硅的熔炼和声激光刻蚀等。

‘贰’ 静电电动机的历史及发展状况

静电电动机具有漫长的发展历史：
◆1742 年,即在电磁式电动机诞生100 多年前,Andrew Gordan 发明了利用同号电荷相排斥、异号电荷相吸引原理的电铃和电弹力车，这可以看成是最早的利用静电驱动的例子。
◆1889 年Karl Zipernowsky 发明了电容式静电电动机。
◆1893 年Arno 利用绝缘材料的介电驰豫特性制造了一台3800V， 50Hz 电压驱动的异步感应静电电动机。
◆1969 年B.Boilée 研制了几种电容可变式静电电动机,其中一种定转子之间的间隙加工到了0.1mm ，有100 个电极,工作电压降到了200V，输出功率为600μW。这一研究结果使人们关注静电电动机 。
对电磁式电动机而言，它的结构比较复杂，在尺寸小时,磁场密度的大小受到导体表面电阻和线圈发热导致的温升的限制，而且磁性材料的性能和漏磁通也会进一步减小能量密度,所以电磁式电动机在小型化时不具备了传统尺寸时的优势。但是对静电电动机而言，它具备以下几点优势：
第一、从结构上讲，静电电动机结构简单，电极表面所产生的电场强度与电极的厚度无关，电极和配线的截面积可以做得很小。
第二、静电电动机的电场强度只受绝缘材料性能的限制,缩小尺寸并不影响电场强度,产生的力与表面积成正比，通常绝缘材料的尺寸越小，性能越强。根据帕邢(Paschen) 定律，间隙越小,空气电火花所产生的电场强度急剧增大。例如硅氧化膜这种绝缘材料，其绝缘强度可达几百kV/ mm。
因此,小型化的静电电动机的电场能量密度可与电磁式电动机的磁场能量密度相比拟。
第三、与电磁式电动机相比，静电电动机能量转换效率高。
基于静电电动机的这些特点，各国开始了对小型化静电电动机的研究。随着电子技术的高速发展，硅加工工艺逐渐成熟,集成电路加工尺寸可以做到深亚米级。在此背景下，美国加利福尼亚大学berkeley 分校的Muller 在1987 年提出在1μm～1mm 范围内制作以硅集成工艺为基础的具有智能化结构的MEMS 概念，到1989 年，该校学生L. S. Fan 等人成功地在硅片上制作出直径为120μm 的静电电动机(其结构如图7 所示） 。从此，静电电动机的研制主要集中在了超微型结构上。
到目前为止，日本、美国和德国对静电电动机的开发与研究分别代表着三种制作静电电动机的技术：
第一种是以日本为代表的利用非光刻的传统的机械加工手段(如金属与塑料部件的切削、研磨) ,即利用大机器制造生产小机器，再利用小机器制造微机器的方法。日本认为静电电动机的未来不只属于硅，硅仅是人们要使用的材料中的一种。
第二种是以美国为代表的表面超微加工技术，利用牺牲层技术和集成电路工艺技术相结合对硅材料进行加工。
第三种是以德国为代表的LIGA技术，LIGA是德文Lithograpie (光刻) 、Galvanoformung(电铸) 和Abformung(塑铸) 三个词的缩写，它是利用X射线光刻技术,通过电铸成型和铸塑形成深层微结构的方法。这种方法可以对多种金属以及陶瓷进行三维微细加工。其中第二种方法与传统IC 工艺相兼容，可以实现微机械和微电子的系统集成，比较适合批量生产，已成为目前超微静电电动机生产的主流技术。