神經(jīng)電子芯片的MEMS微納加工技術(shù)與臨床應(yīng)用:神經(jīng)電子芯片作為植入式醫(yī)療設(shè)備的**組件,對微型化、生物相容性及功能集成度提出了極高要求。公司依托0.35/0.18μm高壓工藝,成功開發(fā)多通道神經(jīng)電刺激SoC芯片,可實現(xiàn)無線充電與通訊功能,將控制信號轉(zhuǎn)化為精細(xì)電刺激脈沖,用于神經(jīng)感知、調(diào)控及阻斷。以128像素視網(wǎng)膜假體芯片為例,通過MEMS薄膜沉積技術(shù)在硅基基板上制備高密度電極陣列,單個電極尺寸*50μm×50μm,間距100μm,確保對視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞的靶向刺激。芯片表面采用聚酰亞胺(PI)與氮化硅復(fù)合涂層,經(jīng)120℃高溫固化處理后,涂層厚度控制在5-8μm,有效抑制蛋白吸附與炎癥反應(yīng),植入體壽命可達(dá)5年以上。目前該芯片已批量交付,由母公司中科先見推進(jìn)至臨床前動物實驗階段,針對視網(wǎng)膜退行***變患者,可重建0.1-0.3的視力,為盲人復(fù)明提供了突破性解決方案。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)植入設(shè)備的體積限制,芯片整體厚度<200μm,兼容微創(chuàng)植入手術(shù),推動神經(jīng)調(diào)控技術(shù)向精細(xì)化、長期化發(fā)展。MEMS超表面對光電場特性的調(diào)控是怎樣的?新型MEMS微納米加工的微流控芯片
MEMS四種刻蝕工藝的不同需求:
絕緣層上的硅蝕刻即SOI器件刻蝕:先進(jìn)的微機電組件包含精細(xì)的可移動性零組件,例如應(yīng)用于加速計、陀螺儀、偏斜透鏡(tiltingmirrors).共振器(resonators)、閥門、泵、及渦輪葉片等組件的懸臂梁。這些許多的零組件,是以深硅蝕刻方法在晶圓的正面制造,接著藉由橫方向的等向性底部蝕刻的方法從基材脫離,此方法正是典型的表面細(xì)微加工技術(shù)。而此技術(shù)有一項特點是以掩埋的一層材料氧化硅作為針對非等向性蝕刻的蝕刻終止層,達(dá)成以等向性蝕刻實現(xiàn)組件與基材間脫離的結(jié)構(gòu)(如懸臂梁)。由于二氧化硅在硅蝕刻工藝中,具有高蝕刻選擇比且在各種尺寸的絕緣層上硅晶材料可輕易生成的特性,通常被采用作為掩埋的蝕刻終止層材料。 湖南MEMS微納米加工節(jié)能規(guī)范MEMS器件制造工藝更偏定制化。
MEMS傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域有哪些?
運動追蹤在運動員的日常訓(xùn)練中,MEMS傳感器可以用來進(jìn)行3D人體運動測量,通過基于聲學(xué)TOF,或者基于光學(xué)的TOF技術(shù),對每一個動作進(jìn)行記錄,教練們對結(jié)果分析,反復(fù)比較,以便提高運動員的成績。隨著MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,MEMS傳感器的價格也會隨著降低,這在大眾健身房中也可以廣泛應(yīng)用。在滑雪方面,3D運動追蹤中的壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀以及GPS可以讓使用者獲得極精確的觀察能力,除了可提供滑雪板的移動數(shù)據(jù)外,還可以記錄使用者的位置和距離。在沖浪方面也是如此,安裝在沖浪板上的3D運動追蹤,可以記錄海浪高度、速度、沖浪時間、漿板距離、水溫以及消耗的熱量等信息。
微納結(jié)構(gòu)的多圖拼接測量技術(shù):針對大尺寸微納結(jié)構(gòu)的完整表征,公司開發(fā)了多圖拼接測量技術(shù),結(jié)合SEM與圖像算法實現(xiàn)亞微米級精度的全景成像。首先通過自動平移臺對樣品進(jìn)行網(wǎng)格掃描,獲取多幅局部SEM圖像(分辨率5nm,視野范圍10-100μm);然后利用特征點匹配算法(如SIFT/SURF)進(jìn)行圖像配準(zhǔn),誤差<±2nm/100μm;通過融合算法生成完整的拼接圖像,可覆蓋10mm×10mm區(qū)域。該技術(shù)應(yīng)用于微流控芯片的流道檢測時,可快速識別全長10cm流道內(nèi)的微小缺陷(如5μm以下的毛刺或堵塞),檢測效率較單圖測量提升10倍。在納米壓印模具檢測中,多圖拼接可精確分析100μm×100μm范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)一致性,特征尺寸偏差<±1%。公司自主開發(fā)的拼接軟件支持實時預(yù)覽與缺陷標(biāo)記,輸出包含尺寸標(biāo)注、粗糙度分析的檢測報告,為微納加工的質(zhì)量控制提供了高效工具,尤其適用于復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)與大面積陣列的計量需求。高壓 SOI 工藝實現(xiàn)芯片內(nèi)高壓驅(qū)動與低壓控制集成,耐壓超 200V 并降低寄生電容 40%。
MEMS制作工藝-太赫茲超導(dǎo)混頻陣列的MEMS體硅集成天線與封裝技術(shù):
太赫茲波是天文探測領(lǐng)域的重要波段,太赫茲波探測對提升人類認(rèn)知宇宙的能力有重要意義。太赫茲超導(dǎo)混頻接收機是具有代表性的高靈敏天文探測設(shè)備。天線及混頻芯片封裝是太赫茲接收前端系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。當(dāng)前,太赫茲超導(dǎo)接收機多采用單獨的金屬喇叭天線和金屬封裝,很難進(jìn)行高集成度陣列擴(kuò)展。大規(guī)模太赫茲陣列接收機發(fā)展很大程度受到天線及芯片封裝技術(shù)的制約。課題擬研究基于MEMS體硅工藝技術(shù)的適合大規(guī)模太赫茲超導(dǎo)接收陣列應(yīng)用的0.4THz以上頻段高性能集成波紋喇叭天線,及該天線與超導(dǎo)混頻芯片一體化封裝。通過電磁場理論分析、電磁場數(shù)值建模與仿真、低溫超導(dǎo)實驗驗證等手段, MEMS具有以下幾個基本特點?黑龍江MEMS微納米加工之聲表面波器件加工
多圖拼接測量技術(shù)通過 SEM 圖像融合,實現(xiàn)大尺寸微納結(jié)構(gòu)的亞微米級精度全景表征。新型MEMS微納米加工的微流控芯片
超聲影像芯片的全集成MEMS設(shè)計與性能突破:針對超聲PZT換能器及CMUT/PMUT新型傳感器的收發(fā)需求,公司開發(fā)了**SoC超聲收發(fā)芯片,采用0.18mm高壓SOI工藝實現(xiàn)發(fā)射與開關(guān)復(fù)用,大幅節(jié)省芯片面積的同時提升性能。在發(fā)射端,通過MEMS高壓驅(qū)動電路設(shè)計,實現(xiàn)±100V峰值輸出電壓與1A持續(xù)輸出電流,較TI同類產(chǎn)品提升30%,滿足深部組織成像的能量需求;接收端集成12位ADC,采樣率可達(dá)100Msps,信噪比(SNR)達(dá)73.5dB,有效提升弱信號檢測能力。芯片采用多層金屬布線與硅通孔(TSV)技術(shù),實現(xiàn)3D堆疊集成,封裝尺寸較傳統(tǒng)方案縮小40%。在二次諧波抑制方面,通過優(yōu)化版圖布局與寄生參數(shù)補償,將5MHz信號的二次諧波降至-40dBc,優(yōu)于行業(yè)基準(zhǔn)-45dBc,***提升圖像分辨率。目前TX芯片已完成流片,與掌上超聲企業(yè)合作開發(fā)便攜式超聲設(shè)備,可實現(xiàn)腹部、心血管等部位的實時成像,探頭尺寸*30mm×20mm,重量<50g,推動超聲診斷設(shè)備向小型化、智能化邁進(jìn),助力基層醫(yī)療場景普及。新型MEMS微納米加工的微流控芯片