「微機電系統(MEMS：Micro Electro Mechanical Systems)」是指利用「黃光微影技術」
、「摻雜技術」、「蝕刻技術」、「薄膜成長技術」等半導體的製程技術，製作微小的機
械元件、光學元件與電子元件，並且將機械元件、光學元件與電子元件整合成單一的系統
製作在矽晶片上。微機電系統(MEMS)的元作包括：微小的機械元件，例如：微板檔、微夾
頭、微馬達與微致動器等，以及微小的光學元件，例如：微透鏡、微稜鏡、光波導、光柵
等，最後再結合電子元件，例如：CMOS、BJT、HBT、BiCMOS等，「縮小後」製作在矽晶片
上。由於目前微小製作技術的進步，已經可以在矽晶圓上製作尺寸小於100nm(奈米)的機
械元件、光學元件與電子元件，因此也有人將這種可以在矽晶圓上製作尺寸小於100nm(奈
米)的元件稱為「奈機電系統(NEMS：Nano Electro Mechanical Systems)」。
「微機電系統」最大的優點在於其製程與半導體製程相容，而且可以將機械元件、光學元
件與電子元件整合在同一個矽晶片上，達到微小化的目的，此外，可以在一片矽晶圓上，
利用第3章所描述的半導體製程技術形成邊長大約1公分的正方形「晶粒(Die)」，每個「
晶粒」上都有數千個機械元件、光學元件與電子元件，而且每一個「晶粒」都「完全相同
」，最後再將這些正方形的晶粒切開，則可以得到許多「完全相同」的「晶片(Chip)」，
每一個「晶片」經過封裝與測試，就形成一個功能完整的「微機電系統(MEMS)元件」。換
句話說，一片矽晶圓就可以產生「數百個」完全相同的「晶片」，因此不但可以製作出微
小且精確的元件，而且容易大量生產，成本極低。
圖4-1中有許多微機電系統(MEMS)元件的放大照片，圖4-1(a)為利用微機電系統製程技術
所製作的「微夾頭」，圖中箭頭所指的部分為夾頭，夾頭可以向外與向內移動而夾取微小
的物品，夾頭的大小約為100贡m(微米)，相當於一根頭髮的直徑，它的功能非常強大，可
以用來「夾頭髮」！圖4-1(b)為利用微機電系統製程技術所製作的「微齒輪」，並將微齒
輪黏在一隻螞蟻的觸角上(如圖中箭頭所指處)，可以明顯地看出這個齒輪的大小；圖
4-1(c)為利用微機電系統製程技術所製作的「微馬達」與「齒輪組」，圖中箭頭所指部分
的微馬達大小約為100贡m(微米)，外圍依次為齒輪組，當中央的微馬達受到外加的電壓而
轉動時，會帶動外圍的齒輪組依序轉動。
「微機電系統(MEMS)」包括「微小技術」、「系統技術」與「材料效應」等三大核心技術
，其關係如圖4-2所示：
微小技術
「微小技術」是指如何將機械元件、光學元件與電子元件縮小的技術，以半導體所使用的
「黃光微影技術」、「摻雜技術」、「蝕刻技術」、「薄膜成長技術」等技術為主，但是
這些技術主要是用來製作電子元件，機械元件與電子元件最大的差別在於機械元件必須具
備「機械強度」，因此其製作技術必須包括「厚膜製作技術」。由於微機電系統包括微機
械元件，與傳統重機械不同，因此產生了新興的「微機械學(Micro mechanics)」，而且
許多微機電系統都包括光學元件，因此「積體光學(OEIC：Optical Electronical
Integrated Circuit)」也成為重要的研究題目，有關「積體光學」的詳細內容將在第二
冊第8章「光通訊產業」中詳細說明。氢
系統技術
微機電系統包括機械元件、光學元件與電子元件以外，如何將這些元件整合起來的技術便
稱為「系統技術」。例如：當一個機械元件受到外界訊號的刺激，如何將這個訊號轉變成
電的訊號？如何處理這個電的訊號？如何將這個電的訊號傳送給相關的另外一個機械元件
做出反應？這裏面必須處理許多相關的類比訊號與數位訊號，並且要將這些訊號連結起來
，就是屬於「系統技術」討論的範圍。此外，還必須利用「封裝技術」將機械元件、光學
元件與電子元件進行封裝才能成為一個具有完整功能的微機電系統(MEMS)元件。
材料效應
將機械元件、光學元件與電子元件製作得很微小，會產生許多全新的現象，這些現象屬於
「材料效應」，必須整合具有化學、機械、光學、生物、電子等不同效應的材料，才能製
作出合適的微機電系統(MEMS)元件。因此，微機電系統(MEMS)是一個跨領域的科學，必須
結合化學、機械、光學、生物、電子等各領域的專家才能成功地開發出新的產品。