關于MEMS傳感器的基礎知識，你了解多少？本文將從MEMS傳感器的概念、制造及工藝、MEMS傳感器與傳統傳感器的區別、MEMS傳感器的分類幾大部分詳解，幫助初識MEMS傳感器的讀者快速了解這一重要器件。

傳感器發展到今天，小型化、智能化、集成化，已經是升級換代的必由之路。今天，我們來為大家介紹一下傳感器家族的mini型產品——--MEMS傳感器。

什么是MEMS傳感器？

MEMS的全稱是微型電子機械系統（Micro-ElectroMechanical System），微機電系統是指可批量制作的，將微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等集成于一塊或多塊芯片上的微型器件或系統。而MEMS傳感器就是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。

MEMS是用傳統的半導體工藝和材料，以半導體制造技術為基礎發展起來的一種先進的制造技術，學科交叉現象極其明顯，主要涉及微加工技術，機械學/固體聲波理論，熱流理論，電子學、材料、物理學、化學、生物學、醫學等等。經過四十多年的發展，已成為世界矚目的重大科技領域之一。

加工工藝：

MEMS技術基于已經相當成熟的微電子技術、集成電路技術及其加工工藝。它與傳統的IC工藝有許多相似之處，如光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學機械拋光工藝等，但是有些復雜的微結構難以用IC工藝實現，必須采用微加工技術制造。

微加工技術包括硅的體微加工技術、表面微加工技術和特殊微加工技術。體加工技術是指沿著硅襯底的厚度方向對硅襯底進行刻蝕的工藝，包括濕法刻蝕和干法刻蝕，是實現三維結構的重要方法。表面微加工是采用薄膜沉積、光刻以及刻蝕工藝，通過在犧牲層薄膜上沉積結構層薄膜，然后去除犧牲層釋放結構層實現可動結構。

除了上述兩種微加工技術以外，MEMS制造還廣泛地使用多種特殊加工方法，其中常見的方法包括鍵合、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。

應用材料：

硅基材料：大部分集成電路和MEMS的原材料是硅（Si），這個神奇的VI族元素可以從二氧化硅中大量提取出來。而二氧化硅是什么？說的通俗一點，就是沙子。沙子君在經歷了一系列復雜的加工過程之后，就變成了單晶硅，長這個樣子：

這個長長的大柱子，直徑可以是 1 inch （2.5 cm） 到 12 inch （30 cm），被切成一層層 500 微米厚的硅片 （英文：wafer，和威化餅同詞），長這個樣子：

采用以硅為主的材料，電氣性能優良，硅材料的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度與鋁類似，熱傳導率接近鉬和鎢。若單個MEMS傳感器芯片面積為5 mm x 5 mm，則一個8英寸（直徑20厘米）硅片（wafer）可切割出約1000個MEMS傳感器芯片，分攤到每個芯片的成本則可大幅度降低。

非硅材料：近年來，MEMS的材料應用上有被非硅材料逐漸替代的現象，學術研究人員現在開始專注于開發聚合物和紙基微型器件。利用這些材料開發的器件，不僅工藝環保，而且制作設備簡單、成本較低。相對硅材料，它們大幅縮減了研發經費預算。許多聚合物和紙基微型器件的創新都指向了醫療應用，對該領域來說，生物相容性和材料的柔性是基本要求。

紙基和聚合物微型器件的功能和性能開發，目前還處于相對早期的階段，這類器件的生產設施現今也還沒有開發出來。這些新技術的成熟和商業化，可能還需要超過10年的時間。所以，基于硅材料的微型器件研究，還有很多創新工作要做，不然就會面臨發展停滯的風險。