会飞的MEMS元件 将昆虫与半导体芯片连接起来
2007-02-01 10:11:41
来源：半导体器件应用网
美国华盛顿大学（University of Washington）已经按照将昆虫与半导体芯片连接起来这一
基本概念，开始了MEMS元件的开发。在“MEMS2007”国际会议上披露了最初的研究成果。
具备传感器和致动器等多种功能的MEMS元件现已开发成功。如果考虑到尺寸为数mm，具备多种功能的系统，即可看出这些系统和苍蝇和蜜蜂等昆虫类似。比如，苍蝇就是一种会飞、能行走、可自动补充能量、尺寸为数mm的自律系统。利用MEMS元件实现会飞、能够自动补充能量等功能目前还非常困难。
假如将半导体芯片与苍蝇连接起来，就能实现具备飞行和行走功能的MEMS系统，根据这种观念，华盛顿大学以果蝇为对象开展了研究。果蝇体长仅为3mm，大小和MEMS元件相当。另外，寿命也只有6个星期左右，繁殖力非常强，因此适合作为实验动物使用。
首先研究的是果蝇和半导体工艺的亲和性。实验结果发现，果蝇的成虫在低真空环境下能够生存一定的时间。在55mTorr气压下，60分钟后有7成的成虫存活了下来。在成虫中同样也是越年轻存在概率越高。从雌雄来看，雌蝇的生存概率要高一些（讲述这一事实时会场响起了一片苦笑。当然这和绝大多数与会者是男性不无关系）。果蝇卵在低真空条件下完全不能生存。
此外还对果蝇进行了真空蒸镀工艺的试验。为了提高处理量，首先形成了可进行批处理的工艺。在块硅上准备一块切有多个供果蝇进入的凹坑的底板，做成虫笼的底板。再在虫笼顶面上装上由聚合物膜制成的网格状薄膜（membrane）。慢慢地将底板往上推，缩小底板与顶面的间隔，使果蝇只能逃到凹坑里。这样一来，果蝇就能自动地进入凹坑中。
当果蝇进入硅凹坑以后，在低真空条件下利用熔点只有156. 6℃的铟对果蝇进行热蒸镀。估计这种实验是设想形成金属电极的。真空度为0.5mmTorr～47mmTorr。在这样的真空条件下，铟在30℃以下就能进行蒸镀。在果蝇的翅膀上形成厚100nm、直径50μm的圆形铟膜。经过这种真空蒸镀处理的果蝇生存概率为30%。
研究小组表示，今后在提高经过工艺处理后果蝇生存概率的同时，还准备对金属电极图案进行改进，接上传感器和无线电路等元件。
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