基于体硅MEMS工艺的射频微系统冲击特性仿真研究

高过载冲击试验成本高、周期长,同时失效检测手段较少,难以定位结构薄弱点。针对体硅工艺MEMS(Micro-electromechanical System)射频微系统,采用冲击响应谱与瞬态动力学方法,研究板级与试验条件下的高冲击载荷响应。仿真结果表明,该射频微系统能够承受高冲击过载,仿真结果可提前预判结构失效点,提高产品抗冲击可靠性。

体硅价带结构的MATLAB计算

能带结构在固体物理/半导体物理的教学及相关科研活动中占有重要地位.本文从理论上推导了体硅的价带E~k色散关系模型,利用MATLAB语言编程绘制了体硅价带E~k色散关系图及等能面图,通过对价带顶处色散曲线进行抛物线拟合,获得了体硅各晶向空穴有效质量,所得有效质量结果与其他理论计算及实验测量结果符合较好.

一种超宽带硅基MEMS射频收发组件

基于体硅微电子机械系统(MEMS)工艺,采用系统级封装(SiP)技术,研制了一款覆盖C-Ka频段高密度集成的射频收发组件。组件集成了宽带功率放大器、宽带低噪声放大器、宽带I/Q混频器、宽带频率源等多个芯片。同层信号传输采用接地共面波导传输线,不同层间信号互联采用硅通孔形成的类同轴结构,实现了射频信号宽带低损耗传输;通过有源芯片硅基内微腔分离化设计和大量接地硅通孔,实现了射频信号间的隔离和屏蔽。实测结果表明:在6~30 GHz的频带内,SiP组件的发射功率≥36.2 dBm,发射增益≥34 dB;接收噪声系数≤2.4 dB,接收增益≥31 dB,体积仅为19.9 mm×19.9 mm×1.3 mm,实现了小型化和收/发/源一体化集成。

环氧改性硅油的合成工艺优化及其对PAN原丝预氧化过程的影响

以八甲基环四硅氧烷(单体)和3-缩水甘油丙基甲基硅烷(偶联剂)为原料,以1,3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为封端剂,以四甲基氢氧化铵为催化剂,通过本体聚合法合成环氧改性硅油。通过单因素方法确定了环氧改性硅油的最佳合成工艺条件:单体与偶联剂的摩尔比2∶3、催化剂用量0.1%(wt,质量分数,下同)、封端剂用量0.5%、反应温度70℃、反应时间4h,所得产物的环氧值为0.2529mol/100g,黏度为375mPa·s。FT-IR谱图中,910cm^(-1)和3047cm^(-1)处吸收峰归属于产物中的环氧基团;热重分析表明,该环氧改性硅油具有较好的热稳定性。当环氧改性硅油乳液的附着量为1%时,可显著抑制聚丙烯腈(PAN)原丝预氧化过程中出现的粘连问题。

二氧化硅对二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料性能的影响

国内二次铝灰产量大,且总铝含量不低,堆放过程中受到雨水淋溶,导致自然水体被污染和土壤盐碱化等危害。在前期研究的基础上,以再生铝行业产生的二次铝灰为主要原料,采用固相烧结法开展二氧化硅含量对二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料性能影响的研究,并采用XRD、SEM及红外谱图等手段分析烧结产物。研究结果表明,二次铝灰和氧化镁质量分数比为1∶0.2时,在1400℃条件下烧结,保温3 h,二次铝灰可以烧结制备镁铝尖晶石材料;二氧化硅对二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料性能有影响,添加5%二氧化硅时,所得镁铝尖晶石材料性能最佳,体积密度为2.03 g/cm^(3),线变化率为0.42,抗压强度为91.1 MPa;含5%~20%二氧化硅的原料样品在1400℃烧结,烧结材料主要物相为MgAl_(2)O_(4),随二氧化硅含量增加,MgAl_(2)O_(4)衍射峰强度减弱,烧结体中出现较厚纤维状组织,材料致密性提高,适量二氧化硅的存在对二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料起到促进作用;在烧结过程中,产物的晶胞常数和晶胞体积都经历先变大后减小的过程,也是离子溶进和溶出的过程。该研究中,二次铝灰能得到经济、高效的治理,既减少环境污染,又解决含铝资源紧张问题,对实现二次铝灰综合利用具有一定意义。

一种基于滑膜阻尼效应的新型微机械陀螺

介绍了一种基于滑膜阻尼效应的新型音叉式微机械陀螺。该陀螺包括两个驱动质量块和由各自驱动质量块支撑的检测质量块 ,通过检测质量块上的栅形电极与玻璃衬底上的固定检测电极之间的电容变化实现角速度信号的检测。对陀螺进行了结构设计和分析。在陀螺芯片的制作过程中 ,解决了深反应离子刻蚀过程中的根部效应和滞后效应等问题。初步测试结果表明 ,该陀螺灵敏度和非线性度比较理想。

偏晶向(111)硅片闪耀光栅的制作

硅光栅的制作可以利用湿法腐蚀体硅工艺 湿法腐蚀利用硅的各向异性 ,由硅的晶面形成光栅工作凹槽 ,利用湿法工艺可以制作在不同光谱波段内工作的闪耀光栅 设计了一种利用偏晶向 (111)硅片制作闪耀光栅的方法 ,使用这种方法可以批量制作闪耀角度较小的光栅 利用扫描电子显微镜 (SEM)进行了光栅表面形貌测试 ,试验结果表明 ,制作的硅光栅样片具有良好光学特性的反射表面和光栅槽形 硅闪耀光栅可以被用来制作微型光谱仪。

硅MEMS器件加工技术及展望

介绍了几种典型的硅基MEMS加工技术以及应用,并简单展望了MEMS加工技术发展趋势。硅基MEMS加工技术主要包括体硅MEMS加工技术和表面MEMS加工技术。体硅MEMS加工技术的主要特点是对硅衬底材料的深刻蚀,可得到较大纵向尺寸可动微结构,体硅工艺包括湿法SOG(玻璃上硅)工艺、干法SOG工艺、正面体硅工艺、SOI(绝缘体上硅)工艺。表面MEMS加工技术主要通过在硅片上生长氧化硅、氮化硅、多晶硅等多层薄膜来完成MEMS器件的制作,利用表面工艺得到的可动微结构的纵向尺寸较小,但与IC工艺的兼容性更好,易与电路实现单片集成。阐述了这些MEMS加工技术的工艺原理、优缺点、加工精度、应用等。提出了MEMS加工技术的发展趋势,包括MEMS器件圆片级封装(WLP)技术、MEMS工艺标准化、MEMS与CMOS单片平面集成、MEMS器件与其他芯片的3D封装集成技术等。

基于MEMS的矩形微同轴技术研究现状

矩形微同轴技术已成为射频微电子机械系统(RF MEMS)的一个重要发展方向。矩形微同轴的电性能相比于传统的传输结构(如微带、共面波导等)在毫米波宽带领域具有巨大优势。从结构、性能等方面对矩形微同轴进行了简要分析。回顾了矩形微同轴技术在其发展的不同阶段出现的体硅刻蚀技术、EFABTM和PolyStrataTM技术,并对矩形微同轴的结构、加工工艺及射频性能等方面进行了简要分析。介绍了矩形微同轴技术在不同RF MEMS中的应用,并对获得的特性进行了讨论。矩形微同轴技术应用于高度集成的RF MEMS是发展的必然趋势,必将对传统射频电路的设计、制备及系统集成产生巨大影响。

硅微热致动泵设计及其加工工艺的研究

本文提出了一种新结构的硅微热致动泵，着重对其关键加工工艺进行了综述分析和实验研究，可为国内相关领域的研究提供一定的参考。

高深宽比深隔离槽的刻蚀技术研究

体硅集成MEMS器件中的一个非常重要的技术就是微结构与电路部分的电隔离和互连。由于体硅工艺与传统CMOS工艺不兼容 ,所以形成高深宽比的深隔离槽 (宽约 3μm ,深 2 0～ 10 0μm)是体硅集成中急待解决的工艺难题。本文采用MEMS微加工的DRIE (DeepReactiveIonEtching)技术、热氧化技术和多晶硅填充技术 ,形成了高深宽比的深电隔离槽 (宽 3.6 μm ,深 85μm)。还提出了一种改变深槽形状的方法 ,使深槽的开口变大 ,以利于多晶硅的填充 。

宽带隙半导体材料SiC研究进展及其应用

SiC是第 3代宽带隙半导体的核心材料之一 ,具有极为优良的物理化学性能 ,应用前景十分广阔 .本文综合介绍SiC的基本特性 ,材料的生长技术 (包括体单晶生长和薄膜外延生长技术 ) ,SiC基器件的研发现状 ,应用领域及发展前景 .同时还介绍了作者用脉冲激光淀积法在Si衬底上制备出单晶 4H

一种新型体硅谐振加速度计(英文)

设计了一种谐振加速度计 .这种加速度计包括两个双端固定音叉、一个质量块、四套放大惯性力的杠杆系统以及激励和敏感梳 .利用梳状电极每个音叉被静电激励和敏感 .利用MEMS体硅工艺研制了这种新型加速度计 ,测试的灵敏度为 2 7 3Hz/ g ,分辨率为 16 7 8μg .

基于体硅工艺的静电致动微夹持器制作工艺分析

介绍了一种基于体硅工艺的大尺寸、大深宽比梳状静电致动微夹持器的制作工艺。对微夹持器制作中的关键工艺进行分析,重点分析ICP蚀刻工艺的蚀刻时间对结构的影响,总结导致器件失效的原因,探讨了减少失效的方法。加工过程中采用分步加工的办法控制蚀刻时间,成功的释放了宽6μm,厚60μm,等效长度达5470μm的悬臂梁型微夹持臂。研制出一种良好性能的具有S形柔性结构夹持臂的梳状静电致动微夹持器。

硅微机械音叉式谐振器

应用体硅微机械加工技术,制作了一种双端固定音叉式谐振器。它在音叉的两个臂上连接了梳齿电容结构,用来驱动音叉臂在硅片平面内侧向、反相振动,同时检测音叉的振动频率。当驱动力的频率等于音叉的固有频率时,音叉产生谐振。此时,检测梳齿电容输出的电流最大。用有限元方法对谐振器进行了模态分析和结构优化。音叉臂长800μm,宽5μm,梳齿电容齿长25μm,结构层厚度为80μm,在30V交流电压激励下,测得其谐振频率为25kHz。当音叉受到轴向力的作用时,音叉的固有频率会发生变化,根据这一原理,设计了谐振式加速度计。用有限元分析软件对加速度计工作情况仿真,估算其灵敏度约为2Hz/g。这种音叉式谐振器结构和工艺简单,性能可靠,成本较低,对于进一步研究微机电系统谐振器件具有重要意义。

MEMS微电源技术

结合目前国内外各种微电源的发展现状,总结微电源的研究成果,从理论上探讨了利用MEMS体硅加工工艺制作微燃料电池的可行性。指出了MEMS燃料电池的发展趋势,并对MEMS燃料电池研制过程中可能出现的困难提出了相应的解决方案。

0.6μm MOS器件稳态总剂量损伤效应研究

合作制备了体硅0.6μm工艺直栅和环栅不同设计结构的MOS器件,开展了稳态高剂量率电离辐射总剂量效应试验。通过对实验数据进行分析,研究当器件特征尺寸达到亚微米、深亚微米时,不同设计结构、不同辐照偏置条件对实验结果的影响。分析了器件的短沟效应、窄沟效应、DIBL增强效应,为器件设计加固提供了有益的试验数据。

500V体硅N-LDMOS器件研究

借助Tsuprem-4和Medici软件详细讨论分析了高压N-LDMOS器件的衬底浓度、漂移区注入剂量、金属场极板长度等参数与击穿电压之间的关系,通过对各参数的模拟设计,最终得到兼容体硅标准低压CMOS工艺的500V体硅N-LDMOS的最佳结构、工艺参数,通过I-V特性曲线可知该高压N-LDMOS器件的关态和开态击穿电压都达到500V以上,开启电压为1.5V,而且制备工艺简单,可以很好地应用于各种高压功率集成芯片。

单片三轴硅微机械振动陀螺仪研究

设计、制造了一种单片集成三轴硅微机械振动陀螺仪.该器件由两个结构完全相同的单轴水平陀螺仪和一个单轴垂直陀螺仪组合而成,三只单轴陀螺仪均采用静电驱动、电容检测的结构形式.采用体硅溶解薄片法制造了该三轴陀螺仪芯片,并对其在空气中的驱动性能进行了初步测试.测试结果表明,该单片三轴硅微机械振动陀螺仪驱动模态的实际谐振频率与理论值之间的最大误差小于5%,满足设计要求.

本体聚合法合成的氨基硅油及其在毛织物上的应用研究

以八甲基环四硅氧烷(D_4)、双氨基偶联剂、有机碱催化剂等为原料,经本体聚合成氨基改性有机硅原油.实验表明:当偶联剂用量3.5％～4.0％、催化剂用量0.01％、90～100℃反应3.5～4 h时,其氨值为0.5～0.6、粘度为5.0～5.5 Pa·s、外观为无色透明粘稠液体.随着氨基偶联剂用量的增加,氨基改性有机硅原油的氨值上升、粘度增大、手感不断改善,但是整理后的织物黄变现象加重经配制的毛织物柔软整理剂LQ-88整理后的精纺毛织物,弹性回复角(经+纬)大于300°,增幅达12.33％;撕破强力大于240 N,增幅达47.38％;手感增加了4,但吸水性下降了29.80％.