硅微机械加工光波导压力传感器的设计

随着波导材料的研究和进展 ,采用新的波导材料设计出了一种波导式压力传感器 ,就光波导压力传感器的原理和特性作了一个简要阐述 。

基于硅微机械加工波导W波段功率合成放大器

基于硅微机械加工工艺,设计并制作一款W波段4路硅基波导功分/合成器。通过在8英寸的硅晶圆上采用干法刻蚀和晶圆级键合等工艺途径实现了硅基波导结构。根据硅微机械加工工艺的特点,设计了一种基于H面T型结和3dB耦合桥结构的波导功分/合成器。该功分/合成器表现出的损耗为0.25 dB。最后,采用该硅基功分/合成器对4只2W的GaN功率单片进行了功率合成,研制了W波段硅基合成功率放大器。测试结果表明,在92∼96 GHz的频率范围内,输入功率30 dBm的条件下,输出功率在7.03 W至8.05 W之间,典型电源附加效率为15%,平均合成效率为88%。

单硅片单面硅微机械加工的热温差式流量传感器

在（111）硅片上研制了一种单硅片单面硅微机械加工的热温差式流量传感器。利用Comsol仿真软件对敏感结构参数进行优化设计,最大程度降低了传感器的热损耗,提高了传感器灵敏度和响应时间。此外,得益于MEMS微创手术MIS（Micro-openings Inter-etch＆Sealing）工艺技术使得加工后的芯片尺寸仅为0.7 mm×0.7 mm,测试结果表明：传感器灵敏度为107.88m V/（m/s）W（无放大处理）,检测响应时间仅为1.53 ms,综合精度为±4%。

新的用于微系统的硅微机械加工技术(下)

2.5 MELO(合并外延横向过度生长法) 标准的外延沉积将在单晶和非单晶的两种衬底上形成一层硅膜。附加的沉积气体HCl对沉积生长的硅有腐蚀作用。如果一块晶片包含硅和氧化物两个区域,那么沉积的硅在硅片区域将生长成一层单晶硅,而在氧化物上将生长成非均匀的多晶硅晶粒。由于氧化物上的这种多晶晶粒的表面积很大,因此它们很容易被HCl腐蚀而去除掉。

硅微机械加工技术

本书着重介绍了硅微加工技术中应用的各种方法，包括各向异性湿法化学腐蚀，硅片键合，表面微机械加工，硅的各向同性湿法化学腐蚀，

硅微机械加工技术

微机械的全称为微电子机械系统，是以微电子技术和微加工技术为基础的一项新技术。目前主要应用的是硅微加工方法。本书着重介绍了硅微加工技术中应用的各种方法，包括各向异性湿法化学腐蚀、硅片键合、表面微机械加工、硅的各向同性湿法化学腐蚀、微机械加工技术中干法等离子刻蚀技术、远程等离子腐蚀、高深宽比沟槽腐蚀、微型结构的铸模等内容。

新型谐振式硅微机械加速度计

制作出一种新型结构的谐振式硅微加速度计,其输出频率信号可以克服微机电系统器件输出微弱信号检测的困难.采用双端固定音叉作为谐振器,在加速度作用下,质量块的惯性力通过悬臂梁施加于音叉轴向,利用音叉谐振频率的变化测量加速度.在每个音叉臂上制作了梳齿结构,用梳齿间的静电力激励音叉产生谐振,并利用其构成的电容检测其振动频率.该加速度计采用体硅工艺制作,文中给出了工艺流程.用有限元方法仿真估算,得到传感器的灵敏度约为2/g Hz.

一种基于体硅工艺的微机械可调节椭圆低通滤波器

提出了一种椭圆低通可调滤波器的调谐方法,即通过调节第一传输零点(FTZ)来改变3dB截止频率Tc。解析计算表明,小范围内改变FTZ既可调节Tc和滚降速率,又能保证通带和阻带的特性基本不变。作者提出FTZ的移动可由串联谐振支路处容性MEMS开关的分布加载来实现,并基于微扰法求出器件中心谐振频率及特性的变化规律。本文相应设计了Tc为16GHz的7阶步进式滤波器。高频有限元全波仿真表明,每加载一个MEMS开关,Tc改变约1.5GHz,损耗特性则几乎不变。这证明了理论分析方法有较高的准确性,而且器件设计具有数字化调节能力和较出色的微波性能。这种方法也可用于高通和带通滤波器。论文还介绍了器件的体硅微加工流程及MEMS开关的初步加工结果。

微机械陀螺真空封装玻璃罩子加工工艺的研究

在硅微机械加工中,封装加工是非常重要的一个过程,对微机械器件实现真空封装后可以极大的提高它的灵敏度等各项技术指标,但目前国内对微机械传感器真空封装技术不成熟.本文主要讲述对陀螺采用玻璃封装时,用于封装的玻璃罩子的加工过程以及玻璃罩子在整个结构中所起的作用,同时叙述了玻璃罩子与微机械结构的键合过程.

一种静电驱动电容检测的微机械陀螺及其工艺改进

介绍了一种新型的体硅微机械工艺制造的框架式陀螺及其工艺改进。框架式设计使得陀螺的驱动模态和检测模态解耦;静电力驱动外框使得陀螺进入初始谐振模态;通过内部质量块和固定电极组成的差分敏感电容对的电容极板交叠面积的变化来检测输入的角速度信号;变面积的检测方法消除了变间距检测电容变化的非线性。陀螺的驱动模态和检测运动模态都在平面内运动,因此工作阻尼以滑模阻尼为主,从而使得器件在常压下也具有较高的品质因子。深反应离子刻蚀获得了大的可动质量块,也使得弹性梁在Y方向和Z方向上有较大的弹性系数,从而降低交叉耦合并获得了较高的吸合电压。改进后的工艺过程降低了深反应离子刻蚀过程中的根部效应对器件的损伤,并同时使得质量块质量增加了50%。对原型器件的驱动和检测特性以及功能结果进行了测试,并给出了测试结果。

探讨面向微机械电子技术的自动化测量传感器设计

微机械电子技术,是在微电子技术基础上发展出来的,属于多学科交叉的前沿性技术领域,融合硅微机械加工工艺、LIGA技术和精密机械加工等多种微加工技术,同时应用现代信息技术,构成微型系统,属于一个新的产业增长点。其中,硅微机械加工工艺包含体硅工艺、表面牺牲层工艺,以美国为代表;LIGA技术包含光刻、电铸、塑铸,以德国为代表。

微加工技术与微光机电系统的研究与应用

本文简要介绍了微光机电系统 (MOEMS)中的微加工技术 ,主要是硅微机械加工技术和LIGA技术 ,并介绍了微光机电系统在信息与通讯、汽车工业、生物医学、航空航天。

硅各向同性深刻蚀中的多层掩模工艺

掩模制备是硅各向同性刻蚀中的一项重要工艺。要实现深刻蚀,掩模必须满足结构致密、强度大及抗腐蚀性好的要求。一般光刻胶掩模无法在刻蚀液中较长时间地保持其掩蔽性能,很难实现深刻蚀;而金属掩模也容易出现针孔及裂纹等缺陷。因此提出使用Su-8负性光刻胶结合铬金属制备多层掩模。这种掩模结构制备工艺简单,经济实用;提高了掩模在高速刻蚀时的掩蔽性能,实现了深刻蚀。实验表明,其能满足300μm以上深刻蚀的要求,可用于硅及玻璃等材料的微加工。

单片集成的高性能压阻式三轴高g加速度计的设计、制造和测试

设计、制造并测试了一种单片集成的压阻式高性能三轴高g加速度计,量程可达105g.x和y轴单元均采用一种带微梁的三梁-质量块结构,z轴单元采用三梁-双岛结构.与传统的单悬臂梁结构或者悬臂梁-质量块结构相比,这两种结构均同时具有高灵敏度和高谐振频率的优点.采用ANSYS软件进行了结构分析和优化设计.中间结构层主要制作工艺包括压阻集成工艺和双面DeepICP刻蚀,并与玻璃衬底阳极键合和上层盖板BCB键合形成可以塑封的三层结构,从而提高加速度计的可靠性.封装以后的加速度计采用落杆方法进行测试,三轴灵敏度分别为2.28,2.36和2.52μV/g,谐振频率分别为309,302和156kHz.利用东菱冲击试验台,采用比较校准法测得y轴和z轴加速度计的非线性度分别为1.4%和1.8%.

三梁-质量块敏感结构高性能压阻式碰撞加速度计

研究了一种主要应用于碰撞测试领域的硅微机械高性能压阻式加速度计，量程范围为2000gn．为满足技术性能要求，加速度计采用一种三梁-质量块结合梳齿阻尼器的新颖结构，从而可以同时具有高灵敏度及高动态特性（包括高谐振频率及精确阻尼控制）．这种加速度计采用n型（100）普通硅片制作，主要工艺过程包括双面ICP深刻蚀和压阻集成工艺．振动台测试结果表明，加速度计的灵敏度为0．1lmV／gn／5V，谐振频率为31kHz，灵敏度士5％变化下平坦带宽大于5kHz．采用落杆测试法测试了加速度计的冲击响应及0～2000g。满量程范围内的非线性度．封装后的加速度计承受15000g。的冲击测试后没有受到损坏．

利用MEMS研制微型气流传感器的特性研究

本文在介绍采用硅微电子机械加工系统制造硅微型气流传感器的结构和工作原理的基础上。

高性能微惯性器件单片集成技术

讨论了高性能微惯性器件单片集成技术。首先对单片集成MEMS技术的优势及面临的困难进行了讨论,并对目前主流的单片集成MEMS技术特点、工艺流程进行了介绍,最后,给出高性能微惯性器件单片集成技术的未来发展趋势。

基于MEMS技术梁膜结合压阻式加速度计的设计

提出了一种压阻式加速度计的新结构模型,采用梁膜结合结构方式,提高了低量程微硅压阻式加速度计的固有频率,减小了挠度对加速度计输出线性度的影响。通过有限元ANSYS仿真软件对结构模型进行静态和模态分析,发现在相同的负载条件下,新结构与传统结构相比,其固有频率平均提高了39%,挠度平均下降了39%,并对影响灵敏度、固有频率等主要指标的因素讨论分析,确定传感器的电阻分布和结构参数,对其结构进行优化。最后设计了版图及一套可行的工艺流程,采用各向异性化学腐蚀技术在单晶硅上制作压阻式加速度计,并与玻璃衬底阳极键合,从而提高加速度计的可靠性。该加速度计具有小尺寸、高频响、高精度的优点。

p+Si/Au热电堆式气体流量传感器一维模型及其应用

为了优化热电堆式气体流量传感器的结构参数使其灵敏度达到最佳,建立了一个一维数学模型,此模型能够快速反映当器件关键尺寸变化时传感器输出电压的变化,有限元仿真软件结果证实了此一维模型的有效性。并利用此模型对一系列器件关键参数进行仿真分析,结合工艺参数得到了一个最优化的器件尺寸。根据这一尺寸制造了一个p+Si/Au热电堆式气体流量传感器以进一步验证一维模型。测试得到的传感器归一化灵敏度为481 [mV/(m/s)]/W。此参数比之前的工作高出数倍。此外,测试所得的输出电压曲线与一维模型仿真的曲线一致性也较好,进一步证明了这一一维模型的正确性。