早在1997年，未來(lái)趨勢(shì)家Paul Saffo發(fā)布一份報(bào)告宣稱微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)將成為"未來(lái)十年的基礎(chǔ)科技"。即使如此，MEMS技術(shù)僅處在新概念的階段，MEMS相關(guān)研究直到1980年中期才開(kāi)始推展。至今這項(xiàng)技術(shù)距全面普及化應(yīng)用的目標(biāo)還相當(dāng)遙遠(yuǎn)，但確實(shí)已跨越邁往革命性發(fā)展的門(mén)檻。根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)In-Stat/MDR的報(bào)告，MEMS產(chǎn)品的營(yíng)收在2007年將達(dá)到80億美元─相較于2002年的39億美元增加至二倍以上。一些在全球建置的新型MEMS應(yīng)用，如果業(yè)者能克服IC重要的工藝挑戰(zhàn)，其數(shù)量還會(huì)繼續(xù)增加。

高度微型化(尺吋從0.1微米至1.0 mm)的MEMS組件可整合至單一硅晶基板，提供多元化的功能，包括流體力學(xué)、光學(xué)、機(jī)械組件、傳感器、以及電子組件。 由于MEMS生產(chǎn)方式類(lèi)似傳統(tǒng)集成電路，故許多芯片制造商與設(shè)備供貨商開(kāi)始轉(zhuǎn)移至MEMS領(lǐng)域。

MEMS 組件提供兩項(xiàng)超越傳統(tǒng)組件的主要優(yōu)勢(shì)。第一，它們和IC一樣可大量制造，大幅降低生產(chǎn)成本。第二，它們可直接整合至IC中，能生產(chǎn)出更加復(fù)雜的系統(tǒng)。然而，和其它生產(chǎn)技術(shù)相比，MEMS設(shè)計(jì)流程的成本顯得相當(dāng)昂貴，因?yàn)楣こ處熍c科學(xué)家必須設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、最后重新設(shè)計(jì)，才能讓組件達(dá)到最佳的效能。為生產(chǎn)出成功的設(shè)計(jì)方案，MEMS組件設(shè)計(jì)師須投入掌握制造技術(shù)；即使是研發(fā)最簡(jiǎn)單的MEMS組件亦需投入許多研發(fā)成本，才能找出最適合的制造工藝。

目前，業(yè)介面臨MEMS組件的大規(guī)模生產(chǎn)最艱困的挑戰(zhàn)是缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的MEMS工藝。主要原因來(lái)自MEMS組件本身高度客制化特性。新組件采用的工藝會(huì)因特定組件及其應(yīng)用方向而有所不同，這使得組件的制造成本居高不下─因?yàn)榻M件具高度單一應(yīng)用性故很難達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)─且單一組件只能為特定產(chǎn)業(yè)所用。
MEMS Industry Group (MIG)針對(duì)全球MEMS業(yè)者與制造商進(jìn)行一項(xiàng)調(diào)察，結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)化是推廣MEMS普及應(yīng)用的最大障礙，這份調(diào)察結(jié)果公布在今年稍早發(fā)行的MIG《Focus on Fabrication》報(bào)告。這項(xiàng)調(diào)察結(jié)果顯示，超過(guò)50%的晶圓廠聲稱能提供標(biāo)準(zhǔn)化的制程，但承認(rèn)顧客因產(chǎn)品特性故很少使用這些制程服務(wù)。盡管組件日趨多元化與復(fù)雜化，許多業(yè)者都同意，如果像加速計(jì)與噴墨打印機(jī)噴墨頭這樣的量產(chǎn)組件要復(fù)制成未來(lái)重要的產(chǎn)品，如藍(lán)光二極管(LED)與雷射二極管(LD)，就必須在客制化與標(biāo)準(zhǔn)化之間取得最佳的平衡點(diǎn)。

制程的另一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是制造MEMS組件的材料。在制造MEMS方面，通常使用的材料不僅限于硅，亦包括石英、藍(lán)寶石、磷化銦(InP)、砷化鎵(GaAs)、以及其它復(fù)合半導(dǎo)體材料。有些材料成本昂貴且難以結(jié)成大體積的晶體，且可能需要處理小型(2或3吋)基板甚至須處理破裂基板的問(wèn)題。更復(fù)雜的是，在光阻劑方面尚未有可依循的規(guī)則，業(yè)者須自行測(cè)試厚型或薄型、負(fù)片或正片、g型或i-line型、或甚至是雙面涂覆等方面的技術(shù)。雙面制程須小心處理，以保護(hù)背面的涂覆層。

MEMS組件與系統(tǒng)的封裝亦須達(dá)到更高程度的標(biāo)準(zhǔn)化。MEMS組件的多元化，以及與環(huán)境之間(通常的)持續(xù)的接觸，讓MEMS封裝比IC封裝更具挑戰(zhàn)性─更別說(shuō)昂貴的成本。封裝成本目前占MEMS組件總成本的50%至90%，也是MEMS組件最重要的元素。封裝用來(lái)保護(hù)功能單元(傳感器、微機(jī)械組件、或IC)，避免遭受濕氣、高溫、振動(dòng)、侵蝕等各種影響組件效能的因素，并將組件透過(guò)電子、光學(xué)、以及其它接口與外界連結(jié)。此外，在制程方面，封裝技術(shù)須針對(duì)每種新組件進(jìn)行客制化。另外由于MEMS組件是立體結(jié)構(gòu)而非平面，且具備不同的拓?fù)涮匦?，故MEMS封裝的制程無(wú)法運(yùn)用自動(dòng)化組件取放系統(tǒng)。

隨著業(yè)界提出這些問(wèn)題及MEMS制造亦朝向量產(chǎn)的目標(biāo)邁進(jìn)，MEMS制造商與業(yè)者高產(chǎn)量及低平均銷(xiāo)售價(jià)格(ASP)的規(guī)劃將面臨提升制程良率的挑戰(zhàn)。舉例來(lái)說(shuō)，隨著線寬(CD)與組件對(duì)位規(guī)格持續(xù)縮小，超過(guò)非接觸型對(duì)位器的能力范圍之外，步進(jìn)器(投射)顯影系統(tǒng)須加以改良，以配合新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)格。接觸型對(duì)位器由于會(huì)讓組件產(chǎn)生實(shí)體上的接觸，導(dǎo)致硅晶圓產(chǎn)生瑕疵，因此會(huì)對(duì)良率產(chǎn)生負(fù)面影響。

納米技術(shù)與MEMS組件制造商需要運(yùn)用符合技術(shù)與生產(chǎn)需求的顯影解決方案。由于組件的類(lèi)型與需求差異相當(dāng)大，故顯影設(shè)備制造商須能配合多元化技術(shù)產(chǎn)品以及成本上的變化。非接觸型步進(jìn)器技術(shù)能解決接觸式對(duì)位器所衍生出光罩洗凈與更換成本的問(wèn)題。

業(yè)界現(xiàn)今有比以往更多的動(dòng)機(jī)去克服各種挑戰(zhàn)，發(fā)展出可行、高產(chǎn)量的MEMS生產(chǎn)技術(shù)，這方面要?dú)w功于業(yè)界在MEMS與微系統(tǒng)技術(shù)(MST)發(fā)展出許多嶄新、具潛力的新型應(yīng)用，Ultratech的奈米技術(shù)策略將這些組件視為主要的發(fā)展目標(biāo)。
LED是復(fù)合型半導(dǎo)體，能發(fā)出可見(jiàn)光或紅外線(IR)光源，其波長(zhǎng)視LED半導(dǎo)體材料的能隙(band gap)而定。LD則是一種LED，運(yùn)用光腔(optical cavity)將從energy band gap所放射出的光源加以放大。自從1980年代以來(lái)，紅光與紅外線LD被應(yīng)用在光纖通訊領(lǐng)域，例如像光儲(chǔ)存系統(tǒng)的讀/寫(xiě)裝置，以及各種其它應(yīng)用。

高效率(藍(lán)光與白光)LED能產(chǎn)生極亮、純凈的光源，且可靠度極高(壽命可長(zhǎng)達(dá)10年以上)。因此世界各地有愈來(lái)愈多的顧客用LED取代傳統(tǒng)的白熾與螢光燈。例如像日本，已著手將交通號(hào)志改為高效率的LED，省下極為可觀的能源─約80%至90%─專家估算若將日本所有交通號(hào)志改都為L(zhǎng)ED，所省下的能源約等于一座新核能發(fā)電廠的發(fā)電量。我們可以輕易推算出LED若推廣至其它領(lǐng)域與能源應(yīng)用，將能帶來(lái)多大的影響。加州目前亦著手將交通號(hào)志改為L(zhǎng)ED，預(yù)計(jì)今年全州將可省下超過(guò)1000萬(wàn)美元的電費(fèi)。

業(yè)界已運(yùn)用砷化鎵(GaAs)與磷化鎵(GaP)材料生產(chǎn)各種顏色的LED，而氮化鎵(GaN)現(xiàn)已成為藍(lán)光LED與LD的最佳材料。高亮度的氮化鎵藍(lán)光LED提供1至5瓦的高效率，支持各種新型應(yīng)用，特別是在固態(tài)光源與顯示方面的領(lǐng)域。

藍(lán)光LD的市場(chǎng)將因新一代高密度CD/DVD技術(shù)的發(fā)展與商業(yè)化而受益。其中最近一項(xiàng)重大發(fā)展就是來(lái)自日本、南韓、以及歐洲的9家電子制造商宣布合作規(guī)畫(huà)新一代CD/DVD的規(guī)格，也就是業(yè)界所稱的"Blu-ray Disc"。這種藍(lán)光DVD能錄制、覆寫(xiě)、以及播放27 gigabytes (GB)的資料，采用單面單層的12公分CD/DVD尺吋規(guī)格以及405nm的藍(lán)─紫雷射光源。其儲(chǔ)存的信息量是傳統(tǒng)光盤(pán)的六倍以上。正研發(fā)藍(lán)光DVD初期規(guī)格的廠商包括日立、LG Electronics、松下、Pioneer 公司、Royal Philips Electronics、三星、Sharp、Sony、以及Thomson Multimedia。

站在MEMS標(biāo)準(zhǔn)的角度來(lái)看，這些先進(jìn)LED與LD應(yīng)用對(duì)于顯影工藝的需求相當(dāng)嚴(yán)苛。其中包括對(duì)各種基板進(jìn)行高彈性的處理，對(duì)基板進(jìn)行平面對(duì)位以確保晶體的方向正確，高彈性的對(duì)位系統(tǒng)，投射式顯影與高產(chǎn)量工藝的自動(dòng)化，以及能夠達(dá)到1.0mm以上的分辨率。顯影步進(jìn)器的設(shè)計(jì)須配合各種奈米技術(shù)應(yīng)用以及LED與LD的需求。其中包括薄膜磁頭(TFH)、噴墨打印機(jī)噴墨頭、光學(xué)交換器、波導(dǎo)組件(waveguide)、微致動(dòng)器、壓力傳感器、生物芯片/基因微數(shù)組、加速計(jì)、微型陀螺儀、rate sensor傳感器、表面聲波(SAW)過(guò)濾器、高電子流動(dòng)度晶體管(HEMT)、異質(zhì)接面雙極晶體管(HBT)組件─以及其它種類(lèi)眾多的組件。很明顯地，在量產(chǎn)型MEMS被廣泛采納之前，業(yè)界須克服許多重要挑戰(zhàn)。想要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，整個(gè)供應(yīng)鏈中的廠商須合作排除這些障礙。