МЭМС/НЭМС/МОЭМС












Исследования в области микроэлектромеханических и микрооптоэлектромеханических систем являются одним из ключевых направлений в НОЦ «Функциональные микро/наносистемы». Технологические возможности центра позволяют осуществить полный цикл производства устройств микроэлектромеханических систем(МЭМС), наноэлектромеханических систем(НЭМС), микрооптоэлектромеханических систем(МОЭМС).

Полный замкнутый цикл технологического оборудования включающий в себя: осаждение тонких пленок, лазерную и фото литографию, а также плазмохимическое травление позволяет реализовывать широкий спектр различных устройств, в том числе МЭМС генераторов и преобразователей энергии, а также датчиков физических величин и микродвигателей, включая:
  • датчики давления;
  • акселерометры;
  • акустические сенсоры;
  • расходомеры;
  • химические и биомедицинские сенсоры.
Устройства МОЭМС:
  • датчик вибрации с использованием оптических элементов;
  • моэмс-актюаторы;
  • микрозеркала.
В нашем центре идет разработка самых передовых технологий по нескольким типовым технологическим маршрутам, включающим в себя отработку различных операций:
  • разработка технологии изготовления чувствительных элементов датчиков вибрации;
  • разработка технологии изготовления чувствительных элементов ускорения и давления;
  • разработка технологии изготовления исполнительных устройств, чувствительных к температурным воздействиям.

Применяя различные методы моделирования и проектирования наша научная группа реализует самые различные по сложности конструкции и типы МЭМС или МОЭМС.

 

Наши разработки имеют широкий спектр сфер применения, такие как здравоохранения, ИТ, телекоммуникаций, защиты окружающей среды, безопасности и энергетики.




Микроэлектромеханические системы (МЭМС) - устройства, основанные на микроэлектронных и микромеханических свойствах. Механической частью системы может являться компонент: микрозеркало, инерциальный датчик, датчик давления и т.д. Наиболее широко распространены такие типы, как гироскопы и акселерометры, чаще всего которые можно встретить в мобильных устройствах. МЭМС можно разделить на два типа: сенсоры – измерительные устройства, которые переводят различные физические воздействия в электрический сигнал, и актюаторы (исполнительные устройства) – системы, которые занимаются обратной задачей, то есть переводом сигналов в механическое действие.
МОЭМС – системы изготовленные методами микроэлектронники включающие оптические компоненты: волноводы, дифракционные решетки, зеркала позволяющие изменять и модулировать световой поток и включающие в себя элементы микроэлектро-механнических систем.
Технологии изготовления МЭМС устройств могут быть реализованы с использованием целого ряда различных материалов и оборудования, выбор которых будет зависеть от создаваемого устройства и от сферы его применения. Современные МЭМС представляют собой сформированные на единой подложке датчики, актюаторы, схемы управления с размерами элементов от нескольких сотен до нескольких единиц микрон. Но в отличие от микросхем, МЭМС, как правило, имеют трехмерную структуру. Для их изготовления используют технологические операции, полностью или частично позаимствованные у микроэлектроники: окисление, фотолитографию, травление, легирование, металлизацию, создание контактов, резку и т.п. Разработаны и специальные технологические операции, например, плазмохимическое анизотропное травление, позволяющее формировать структуры с высоким аспектным соотношением линейного размера к высоте структуры в кремнии (Bosch процесс). В нашем центре сейчас отработаны несколько типов процессов плазмохимического травления кремния со следующими параметрами:
  • Травление с аспектным соотношением от 1:10 - 1:30
  • Селективности к фоторезистам > 1:200 и SiO2 > 1:600
  • Глубина травления до 525 мкм (TSV процессы)
  • Углы профиля травления 88-90о

Есть возможности реализации процессов с низкой или высокой температурой (-160 Со до 400 Со), что позволяет работать с широким спектром материалов и изготавливать устройства с субмикронными размерами.
Освоены процессы селективного травления в зависимости от концентрации примеси в различных химических растворах, методы анодной сварки или пайки для соединения нескольких подложек.





Выполненные на кремнии МЭМС легко объединяются с электронными устройствами управления и обработки данных. К тому же монокристаллический кремний известен своими превосходными механическими характеристиками. В НОЦ "ФМНC" технологическое оборудование позволяет работать с подложками от 100 до 200 мм, с равномерностью выходных характеристик по пластине < 5% и c разбросом по параметрам от процессу к процессу < 3%.
На данный момент в НОЦ "ФМНС" ведется разработка процессов интегрирования устройств МЭМС, плазмоники и микрофлюидики в единую систему, что позволит в будущем реализовать приборы и устройства с принципиально новыми физико-химическими свойствами и малыми размерами.

НОЦ «Функциональные микро/наносистемы» занимается разработкой конструкций и технологии изготовления специальных микроэлектромеханических и микрооптоэлектромеханических систем, в том числе МЭМС генераторов и преобразователей энергии, а также датчиков физических величин и микродвигателей, включая: 
  • датчики давления;
  • акселерометры;
  • акустические сенсоры;
  • расходомеры;
  • химические и биомедицинские сенсоры.

Прикладные разработки для обеспечения текущих нужд в областях здравоохранения, ИТ, телекоммуникаций, защиты окружающей среды, безопасности и энергетики: 
  • разработка технологии изготовления чувствительных элементов датчиков вибрации;
  • разработка технологии изготовления чувствительных элементов ускорения и давления;
  • разработка технологии изготовления исполнительных устройств, чувствительных к температурным воздействиям.

Другие направления
Последние события ФМН