Конструктивные особенности и основные характеристики микроэлектромеханических устройств

Многие специалисты считают, что MEMS-технология привносит практически революционные конфигурации в каждую область внедрения методом совмещения микроэлектроники с микромеханической технологией, что позволяет воплотить систему на одном кристалле SoC (Systems-on-a-Chip). Так, разработка MEMS отдала новый импульс развитию систем инерциальной навигации и встроенных систем, открыв путь к разработке «умных» изделий, увеличив вычислительные возможности микродатчиков и расширив способности дизайна таких систем.

Кремниевая большая микрообработка включает технологию глубинного большого травления. При таком процессе большая структура выходит снутри подложки благодаря ее анизотропным свойствам, т. е. различной скорости травления кристалла зависимо от направления кристаллографических осей. Объемную структуру можно получить и способом наращивания, когда несколько подложек сплавляются и образуют вертикальные связи на атомарном уровне.

При поверхностной микромеханической обработке трехмерная структура появляется за счет поочередного наложения главных тонких пленок и удаления вспомогательных слоев в согласовании с требуемой топологией. Преимущество данной технологии — возможность неоднократного удаления (растворения) вспомогательных слоев без повреждения взаимосвязей базисных слоев. А основная ее особенность заключается в том, что она совместима с полупроводниковой технологией, так как для микрообработки употребляется рядовая КМОП-технология.

Сотрудники Sandia National Laboratories разработали эталон датчика, который может обнаруживать перемещение в наименее чем 1 нм (набросок 10.2). Основная часть прибора представляет собой решетку, изготовленную из 2-ух перекрывающихся гребенок (поперечный размер 50 мкм): одна недвижная, другая прикреплена к пружине. Расстояние меж зубцами гребенки составляет от 600 до 900 нм, что сравнимо с длиной волны видимого света. Даже при малозначительном перемещении прибора подвижная гребенка совершает колебания, расширяя либо сужая решетку, образованную пересекающимися зубцами. Изменение зазоров решетки оказывает влияние на ее оптические характеристики, и лазерный луч, отражаясь от перекрывающихся зубцов, становится приметно броским либо мерклым. Считается вероятным использовать таковой сенсор как базу навигационного прибора, который сумеет работать независимо от спутниковой сети глобальной системы позиционирования.

Набросок 10.2 Датчик MEMS в сопоставлении с монетой.

Обычно системы позиционирования на базе движения мучаются от скопления маленьких ошибок. Со временем эти ошибки могут привести к свидетельствам, отклоняющимся на мили от реального положения объекта. Позиционное фиксирование, обеспечивает еще более неспешную деградацию черт. Не считая того, прибор может работать под водой и в туннеле, куда GPS-сигнал не проходит.