一般而言，微機電元件製造技術大致可區分為三類，即：

《圖一　以hybrid方式整合之微機電系統裝置.》

前述製程方式在微機電元件的發展上均扮演著舉足輕重的角色，絕佳的製造彈性和產品性能更是讓研究人員對其未來發展深具信心，然目前科技發展趨勢著重整合度和微小化，因而考慮到前述幾種製程均較難以將微機電元件與積體電路同時整合在同一晶片上；其須採用打線（wire bonding）或覆晶（flip chip）、MCM（multi-chip module）等方式將兩者封裝在一起，雖說目前許多已商品化之微機電元件採用此方法，但有許多低雜訊、高性能元件由於需要：(1)降低雜訊：如Analog Devices之加速度計及MEMSCAP之微波被動元件；(2)降低外連線接點數：如德州儀器（Texas Instrument）之DMD、室溫紅外線攝像儀及600 dpi以上之噴墨頭等，則均必須將微機電元件與積體電路盡可能地整合在同一晶片。也就是說，所謂CMOS-MEMS（CMOS-Compatible MEMS）實為將標準CMOS積體電路與微機電系統兩者充分整合的發展技術。此種方式一般通稱為monolithic integration之方式，如(圖二)為瑞士蘇黎世大學物理電子實驗室（PEL）單晶片紅外線感測器雛形之照片。

《圖二　以monolithic方式整合之微機電系統裝置（PEL IR sensor）》

CMOS-MEMS之製程相容性探討

借助現有之IC代工廠（foundry）如台灣積體電路公司（TSMC）、聯華電子公司（UMC）或是委託國外MOSIS服務所提供的標準化製程來完成微元件之設計與製作，雖可收雛形驗證快速及較高系統整合度之效，然而過於標準化的設計規則和製程限制卻時常使得研發人員在微元件的設計、構思階段便遭致許多額外的問題。一般來說，利用CMOS-MEMS技術來製作微機電裝置時，往往極度受限於以下三點：

1.標準化的製程程序和固定的薄膜材質

積體電路標準化製程主要乃針對微電子電路所需之元件特性，經不斷測試改良而制定，是故無論在材質的選用或是製程參數的設定上，均是以調校出最佳的電子特性為主要依歸，因而當我們欲以此平台（platform）設計一具備三維視野的微機電元件之時，除需知道半導體材料理論上的電子-機械關連特性之外，亦需事先充分了解各晶圓廠、各製程間之製程程序、選用材料各層厚度及所選用的薄膜沉積材質之特性和目的等。

2.標準化的設計規範（design rule）和電路元件模型

如前述，由於積體電路代工廠所提供的製造程序主要是針對平面的電路元件設計之用，因而為求微機電裝置具備與前端電子電路整合設計或是後段後製程（post process）相容的特點，往往需在兩者的設計上做些妥協或是犧牲。如電路繞線、導線連結及驅動電極（pad）的材料選用、介面電路設計或是經後製程乾蝕刻（dry etching）或濕蝕刻（wet etching）時電路的保護措施等等。所以在某些微結構的設計上難免違反晶圓廠所訂定之設計規範，雖說有些微結構具備較高的誤差容忍度（相對於半導體電子電路而言），然如此一來則相對較難以保證結構設計結果之可靠度或是複現性。

3.結構和力學上的考量

微機電系統顧名思義，為一整合機械結構和電路驅動、感測的微小裝置，而當我們採用受限的製造程序和製程材料來製作時則必然遭受莫大的設計限制和阻礙，基本上以標準積體電路製程技術製作電路元件方面多半毫無問題，然而一旦將動輒挖空、懸浮的三維機械結構同時製作於一半導體晶片上，且需要準確的致動或是高敏感度、高線性度的精確感測之時，則以往在積體電路製程中未曾遭逢或是並未重視的物理現象便逐一浮現，此重要問題可說是未來微機電代工製造廠（MEMS foundry）的首要課題，例如(圖三)(a)、(b)為鋁－矽－銅合金金屬與二氧化矽複合樑結構和梳狀微結構，經後製程加工後所呈現之彎曲變形情況。故一優秀的微機電研究人員或設計工程師精妙之處，則首重如何在如此這般諸多限制（耦合）的環境之中圈選較佳的配置組合，並善用製程標準化之後在經濟成本、機－電系統（裝置）充分整合以及優良的產品均一性之優勢。而事實上在實際的設計、製作實務當中我們卻也同時發覺善用微機電加工之知識和技術不僅可製作輕薄短小的微機電裝置，整合設計的結果更可以改善現今矽基半導體於高頻電路設計上之限制，可說得其互補互惠之功效。

《圖三　微結構經濕蝕刻後製程之後變形翹曲》

可共存共榮的半導體產業與微機電

台灣的IC代工服務領先全球，倘若我們能夠掌握微機電元件相關之電子、物理或機構等設計技巧，以類似現今專業IC設計公司（design house）之模式，致力於微機電系統領域之研究，則不但可擴展產品開發視野，更有助於推行一包含微機電IP區塊（MEMS block）之全方位系統單晶片的發展。

目前國外以整合微電子電路和微機電元件來製作所謂CMOS-MEMS裝置的團隊其實不多，一般來說以Henry Baltes教授（PEL, ETH Zurich）所領導的物理電子實驗室（裝置應用方面）和累積優越矽深蝕刻（Silicon deep etching）技術能量的美國卡內基大學（Carnegie Mellon University）微機電實驗室（製程、模擬和參數萃取方面）較具代表性，研究也最為完整。而值得注意的是，目前所提及的CMOS-MEMS裝置至今仍多半著重在單一元件或是分立次系統（discrete component or subsystem）的研發，故將來在建構完整的微系統裝置時則需特別留意元件或裝置的封裝及可靠度等問題。而其最佳的解決方式乃是在微機電元件設計之初便能充分考慮系統或元件的可測試性和封裝。當然，這與研究團隊所累積的設計、製程能力有著極端密切的關係。

結語

事實上，與積體電路相容之微機電技術的研發歷經1980年中期至今，無論在研究水準和應用層面來看可謂既深且廣，雖說實際商品化的產品並不多，但其在裝置元件的設計和相容性製程研發上，則已陸續獲得廣泛的驗證和認同，我們若回顧積體電路製程的發展歷程可知，積體電路超過半世紀以來，在經過無數工程師和學者們辛勤研究開發之下，於今日大方光芒，而反觀微機電系統的研發，在時程上則相對稚嫩許多；基於今日成熟發展的半導體基業，我們可以合理地推測未來微機電系統的研究發展必隨著新世代半導體技術的不斷提升而推陳出新、共存共榮。在此僅綜合本段落敘述，並列舉全球幾個提供CMOS-MEMS服務的知名專業代工組織，如(表一)以提供讀者參考（目前此類專業代工服務公司在北美約有27家、歐洲約有14家，而亞洲如台灣、日本等約有七家）。