早在1997年，未來趨勢家Paul Saffo發(fā)布一份報告宣稱微機電系統(tǒng)(MEMS)將成為"未來十年的基礎科技"。即使如此，MEMS技術僅處在新概念的階段，MEMS相關研究直到1980年中期才開始推展。至今這項技術距全面普及化應用的目標還相當遙遠，但確實已跨越邁往革命性發(fā)展的門檻。根據(jù)市調機構In-Stat/MDR的報告，MEMS產(chǎn)品的營收在2007年將達到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應用，如果業(yè)者能克服IC重要的工藝挑戰(zhàn)，其數(shù)量還會繼續(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、光學、機械組件、傳感器、以及電子組件。 由于MEMS生產(chǎn)方式類似傳統(tǒng)集成電路，故許多芯片制造商與設備供貨商開始轉移至MEMS領域。

MEMS 組件提供兩項超越傳統(tǒng)組件的主要優(yōu)勢。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)出更加復雜的系統(tǒng)。然而，和其它生產(chǎn)技術相比，MEMS設計流程的成本顯得相當昂貴，因為工程師與科學家必須設計、制造、測試、最后重新設計，才能讓組件達到最佳的效能。為生產(chǎn)出成功的設計方案，MEMS組件設計師須投入掌握制造技術；即使是研發(fā)最簡單的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)是缺乏標準化的MEMS工藝。主要原因來自MEMS組件本身高度客制化特性。新組件采用的工藝會因特定組件及其應用方向而有所不同，這使得組件的制造成本居高不下─因為組件具高度單一應用性故很難達到規(guī)模經(jīng)濟─且單一組件只能為特定產(chǎn)業(yè)所用。
MEMS Industry Group (MIG)針對全球MEMS業(yè)者與制造商進行一項調察，結果顯示標準化是推廣MEMS普及應用的最大障礙，這份調察結果公布在今年稍早發(fā)行的MIG《Focus on Fabrication》報告。這項調察結果顯示，超過50%的晶圓廠聲稱能提供標準化的制程，但承認顧客因產(chǎn)品特性故很少使用這些制程服務。盡管組件日趨多元化與復雜化，許多業(yè)者都同意，如果像加速計與噴墨打印機噴墨頭這樣的量產(chǎn)組件要復制成未來重要的產(chǎn)品，如藍光二極管(LED)與雷射二極管(LD)，就必須在客制化與標準化之間取得最佳的平衡點。

制程的另一項挑戰(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、藍寶石、磷化銦(InP)、砷化鎵(GaAs)、以及其它復合半導體材料。有些材料成本昂貴且難以結成大體積的晶體，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題。更復雜的是，在光阻劑方面尚未有可依循的規(guī)則，業(yè)者須自行測試厚型或薄型、負片或正片、g型或i-line型、或甚至是雙面涂覆等方面的技術。雙面制程須小心處理，以保護背面的涂覆層。

MEMS組件與系統(tǒng)的封裝亦須達到更高程度的標準化。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。封裝用來保護功能單元(傳感器、微機械組件、或IC)，避免遭受濕氣、高溫、振動、侵蝕等各種影響組件效能的因素，并將組件透過電子、光學、以及其它接口與外界連結。此外，在制程方面，封裝技術須針對每種新組件進行客制化。另外由于MEMS組件是立體結構而非平面，且具備不同的拓撲特性，故MEMS封裝的制程無法運用自動化組件取放系統(tǒng)。

隨著業(yè)界提出這些問題及MEMS制造亦朝向量產(chǎn)的目標邁進，MEMS制造商與業(yè)者高產(chǎn)量及低平均銷售價格(ASP)的規(guī)劃將面臨提升制程良率的挑戰(zhàn)。舉例來說，隨著線寬(CD)與組件對位規(guī)格持續(xù)縮小，超過非接觸型對位器的能力范圍之外，步進器(投射)顯影系統(tǒng)須加以改良，以配合新產(chǎn)品的設計規(guī)格。接觸型對位器由于會讓組件產(chǎn)生實體上的接觸，導致硅晶圓產(chǎn)生瑕疵，因此會對良率產(chǎn)生負面影響。

納米技術與MEMS組件制造商需要運用符合技術與生產(chǎn)需求的顯影解決方案。由于組件的類型與需求差異相當大，故顯影設備制造商須能配合多元化技術產(chǎn)品以及成本上的變化。非接觸型步進器技術能解決接觸式對位器所衍生出光罩洗凈與更換成本的問題。

業(yè)界現(xiàn)今有比以往更多的動機去克服各種挑戰(zhàn)，發(fā)展出可行、高產(chǎn)量的MEMS生產(chǎn)技術，這方面要歸功于業(yè)界在MEMS與微系統(tǒng)技術(MST)發(fā)展出許多嶄新、具潛力的新型應用，Ultratech的奈米技術策略將這些組件視為主要的發(fā)展目標。
LED是復合型半導體，能發(fā)出可見光或紅外線(IR)光源，其波長視LED半導體材料的能隙(band gap)而定。LD則是一種LED，運用光腔(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，紅光與紅外線LD被應用在光纖通訊領域，例如像光儲存系統(tǒng)的讀/寫裝置，以及各種其它應用。

高效率(藍光與白光)LED能產(chǎn)生極亮、純凈的光源，且可靠度極高(壽命可長達10年以上)。因此世界各地有愈來愈多的顧客用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志改都為LED，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若推廣至其它領域與能源應用，將能帶來多大的影響。加州目前亦著手將交通號志改為LED，預計今年全州將可省下超過1000萬美元的電費。

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

藍光LD的市場將因新一代高密度CD/DVD技術的發(fā)展與商業(yè)化而受益。其中最近一項重大發(fā)展就是來自日本、南韓、以及歐洲的9家電子制造商宣布合作規(guī)畫新一代CD/DVD的規(guī)格，也就是業(yè)界所稱的"Blu-ray Disc"。這種藍光DVD能錄制、覆寫、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─紫雷射光源。其儲存的信息量是傳統(tǒng)光盤的六倍以上。正研發(fā)藍光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標準的角度來看，這些先進LED與LD應用對于顯影工藝的需求相當嚴苛。其中包括對各種基板進行高彈性的處理，對基板進行平面對位以確保晶體的方向正確，高彈性的對位系統(tǒng)，投射式顯影與高產(chǎn)量工藝的自動化，以及能夠達到1.0mm以上的分辨率。顯影步進器的設計須配合各種奈米技術應用以及LED與LD的需求。其中包括薄膜磁頭(TFH)、噴墨打印機噴墨頭、光學交換器、波導組件(waveguide)、微致動器、壓力傳感器、生物芯片/基因微數(shù)組、加速計、微型陀螺儀、rate sensor傳感器、表面聲波(SAW)過濾器、高電子流動度晶體管(HEMT)、異質接面雙極晶體管(HBT)組件─以及其它種類眾多的組件。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)。想要達到這個目標，整個供應鏈中的廠商須合作排除這些障礙。