微机电系统-MEMS：磁控溅射技术与发展概述

"磁控溅射技术在东南大学微机电系统-MEMS教育中的应用和介绍" 磁控溅射是一种常见的薄膜沉积技术，广泛应用于微机电系统（MEMS）的制造中。这一技术的核心原理是利用电场和磁场的协同作用，高效地溅射并沉积靶材到基片上形成薄膜。在磁控溅射过程中，电子在电场的驱动下加速并向基片飞去。当这些电子与氩气原子碰撞时，会产生大量的氩离子和二次电子。氩离子在电场的作用下轰击靶材，靶材原子被溅射出来，并以中性状态沉积在基片上形成薄膜。 关键在于，二次电子在飞向基片时会受到磁场的洛伦兹力影响，它们被限制在靠近靶材表面的等离子体区域，这个区域的等离子体密度非常高。在这个区域内，电子进行长距离的圆周运动，不断与氩原子碰撞并电离出更多的氩离子，进一步轰击靶材。随着电子能量的降低，它们最终能够逃离磁场的约束，沉积在基片上，完成薄膜的形成。 微机电系统（MEMS）是20世纪60年代以来微电子技术与机械工程相结合的产物，它将微电子器件和微机械部件集成在同一硅片上，形成一个完整的微系统。MEMS设备通常包括微型传感器、控制器、信号处理器、驱动器、电源等多个微型化组件，这些组件可以实现信息的获取、处理和执行等功能，类似于大脑与感官和肌肉的结合。例如，MEMS传感器可以作为微型的“五官”，感知环境变化，而MEMS执行器则作为微型“手脚”，根据指令进行动作。 自1959年提出微型机械的概念以来，MEMS经历了多个发展阶段。1962年，硅微型压力传感器的出现标志着微机械产品的初步实现。随后，一系列微型机构如齿轮、泵、蜗轮等相继问世。1987年，直径仅为60微米和100微米的硅微型静电电机的研发成功，预示着MEMS技术的巨大潜力，也激发了人们对微型系统的想象。 微电子机械系统不仅涉及微电子学、微机械学，还涵盖了材料科学等多个领域，致力于研究、设计和制造具有特殊功能的微型装置，包括微结构件、微传感器、微执行器以及微系统。从20世纪60年代集成传感器的尝试，到70年代采用硅各向异性腐蚀技术制作薄膜，再到后来的电化学腐蚀停刻技术，MEMS技术不断发展，推动了微型设备的小型化和智能化。 磁控溅射在东南大学的MEMS课程中是一个重要的教学内容，它体现了MEMS制造工艺的复杂性和精确性。通过学习这种先进的薄膜沉积技术，学生能够深入理解MEMS器件的制造过程，为未来在微纳米科技领域的研究和创新打下坚实的基础。