微机电系统(MEMS)中薄膜力学性能的研究

主要介绍微机电系统(MEMS)中几种测量薄膜力学性能的方法,如纳米压入法、单轴拉伸法、基底弯曲法、微旋转结构法,比较了各种方法的优缺点。这对MEMS器件的设计与研究具有重要意义。

激光共焦扫描显微镜在微机电系统中的应用

研究了激光共焦扫描显微镜(LSCM)在微结构分析中的应用,综述了该项应用的优势。LSCM的高分辨率和光强调节功能,使其可用于大角度测量;与图像处理系统相结合,便于微结构的定性和定量分析;而全自动样片台沿X轴和Y轴的自动扫描实现了图像的拼接功能。实验结果表明:运用LSCM测量的斜面最大角度至少可以达到50°;在悬臂梁的形貌分析中,可获得清晰的三维形貌,同时通过二维定量分析精确测得其形变为3.145μm;在100×物镜下,运用拼接功能获得384μm×288μm的视场面积,解决了高放大倍数下,在单帧显微图像中无法获取所观测对象全貌的问题。LSCM在微结构分析中的应用弥补了其它形貌分析设备测量功能上的不足,提升了微机电系统的测试水平。

微机电系统中的矩形通道内微气泡控制生长

采用微机电系统(MEMS)硅加工工艺,设计、加工出了6种不同规格的实验用微气泡控制生长MEMS器件;构建了MEMS器件中微气泡控制生长实验系统并完成了实验,讨论了热负荷、微加热元宽度、微通道截面参数、工质流速及物性参数等对微气泡生长的影响。结果表明:同等实验条件下,加热电压幅值越高,微气泡生长速率越快;加热脉冲宽度仅对微气泡形成后的进一步生长有影响;加热条件相同的前提下,微加热元宽度越大,气泡成核所需的时间越短、微气泡生长速率越快;微通道宽度一定且高宽比大于1的条件下,高宽比越小,后期微气泡生长速率越慢;微流体的流速越高,微气泡生长始点越晚、生长速率也越低。相同实验条件下,R113、FC-72、去离子水三者中,R113中微气泡生长始点最靠前、生长速率最快,去离子水中微气泡生长最靠后、生长速率最慢。

PECVD法生长氮化硅工艺的研究

采用了等离子体增强化学气相沉积法(plas-ma-enhanced chemical vapor deposition,PECVD)在聚酰亚胺(polyimide,PI)牺牲层上生长氮化硅薄膜,讨论沉积温度、射频功率、反应气体流量比等工艺参数对氮化硅薄膜的生长速率、氮硅比、残余应力等性能的影响,得到适合制作接触式射频MEMS开关中悬梁的氮化硅薄膜的最佳工艺条件。

基于斩波技术的CMOS运算放大器失调电压的消除设计

实现传感器系统的高分辨率,要求其内部运算放大器具有低失调电压和低噪声的性能,为此介绍了一种可减少运算放大器的失调电压和低频噪声的斩波技术,并基于该技术进行温度传感器中CMOS运算放大电路失调电压的消除设计,最后通过SPICE仿真分析来权衡电路各参数的设定。

ICP刻蚀技术研究

介绍感应耦合等离子(ICP)的刻蚀原理,研究以SF6为刻蚀气体,不同的电极功率、气体流量、反应室压强、反应室温度、样片开槽宽度等工艺参数对Si和SiO2的刻蚀速率和选择比的影响.实验结果表明,提高RF1功率和SF6流量,可以提高刻蚀速率和选择比,提高RF2功率虽能提高刻蚀速率但降低选择比,反应室压强上升到1.2Pa时,刻蚀速率达最大值,刻蚀温度为零度时,Si的刻蚀速率最大,开槽宽度对刻蚀速率影响不大.

氮化硅薄膜力学性能的研究及其在射频MEMS开关中的应用

氮化硅薄膜具有致密的结构、高强度和良好的耐磨性能,可用于MEMS器件中作为结构部件.本文采用PECVD法制备氮化硅薄膜,对氮化硅薄膜的杨氏模量和硬度进行了测试,并分析了沉积温度、反应气体流量比对薄膜杨氏模量和硬度的影响.应用氮化硅薄膜作为悬梁,制作了射频MEMS开关.

接触式串联射频MEMS开关的工艺研究

本文采用MEMS工艺制作接触式串联射频开关 ,射频开关采用双端固定的悬臂梁结构 ,悬梁为PECVD制作的SiN薄膜 ,溅射Au制作共平面波导 ,聚酰亚胺作为牺牲层 ,运用等离子体刻蚀法释放牺牲层。研究了悬梁、共平面波导以及电极的制作工艺 ,并分析了牺牲层的制作和刻蚀工艺对开关结构的影响。

磁控溅射制备五氧化二钒薄膜的研究

采用射频磁控溅射的方法,在不同条件下制备了氧化钒薄膜样品,分别在不同温度条件下做了退火处理,并对退火前后样品做了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和激光扫描共聚焦显微镜测试与分析,旨在得出制备良好的V2O5 薄膜的条件。

聚酰亚胺在MEMS中的特性研究及应用

聚酰亚胺具有耐高温、耐腐蚀、绝缘性能好、化学性质稳定等特点,在MEMS工艺中有很广泛的应用前景,适于做牺牲层、绝缘层和平坦层等。在简要介绍聚酰亚胺的基础上,着重介绍聚酰亚胺在MEMS工艺中的特性、工艺流程及应用。

射频磁控溅射方法制备氧化钒薄膜的研究

利用射频磁控溅射的方法,在不同的衬底温度和溅射功率下制备了氧化钒薄膜样品,并在纯氩气环境下作了退火处理,用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和激光扫描共聚焦显微镜扫描图像,对样品进行研究.XRD分析显示退火前样品为非晶态,退火后为结晶态,并用激光共聚焦显微镜对图像做了验证.对比退火后样品的 XRD图谱显示在其它条件相同时,可以通过增大溅射功率或降低衬底温度,来提高退火后薄膜样品的结晶程度,并增强 V2O5(001)晶面的取向性;通过对比退火前样品的XPS谱可知在其它条件相同时,通过升高衬底温度或减小溅射功率,可以提高薄膜样品中高价钒的含量.

基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的设计

给出了一种基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器的结构及工艺。为了准确地把握这种微电容式加速度传感器的力学和电学特性,仔细地建立了它的力学模型。在此基础上,详细分析了它的动态特性———模态。并用有限元的方法分析和计算了微电容式加速度传感器的加速度与电容信号的非线性输入输出关系,并结合实测参数验证了模型的有效性。最后提出了一种详细的有效的基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的结构以及加工工艺流程。基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器具有结构简单、工作可靠和工作范围大的特点。根据这套方法,可以比较方便地设计并加工不同测量要求的加速度计。

TMAH单晶硅腐蚀特性研究

TMAH是一种具有优良的腐蚀性能的各向异性腐蚀剂,选择性好,无毒且不污染环境,最重要的是TMAH与CMOS工艺相兼容,符合SOC的发展趋势。TMAH正逐渐替代KOH和其他腐蚀液,成为实现MEMS工艺中微三维结构的主要腐蚀剂。本文着重介绍了TMAH的特性、工艺条件及应用。

PECVD法在聚酰亚胺上沉积氮化硅薄膜的工艺研究

采用了等离子体增强化学气相沉积法(Plasma-EnhancedChemicalVaporDeposition,PECVD)在聚酰亚胺(Polyimide,PI)牺牲层上生长氮化硅薄膜;利用微旋转结构测量氮化硅薄膜的残余应力;讨论沉积温度、射频功率、反应气体流量比等工艺参数对氮化硅薄膜的残余应力的影响,并把薄膜的残余应力分为热应力和本征应力加以分析,得出适合制作射频MEMS开关器件中的桥式梁的氮化硅薄膜的最佳工艺条件.

BP-212正性光刻胶的抗蚀特性研究

BP-212正性光刻胶作为掩膜在BHF腐蚀液中腐蚀十几分钟后,光刻胶被腐蚀液破坏而浮胶。玻璃或热生长的二氧化硅深槽腐蚀时间要求几十分钟,传统解决办法是多次光刻腐蚀。本文研究了光刻胶抗腐蚀特性,得出足够的活化时间、合适的匀胶转速、多次坚膜腐蚀可以延长产生浮胶时间的结论。

集成电路版图(layout)设计方法与实例

首先在理论上介绍了集成电路版图设计方法的详细步骤以及设计规则的特点。并结合一个运算放大器的版图设计实例详细讲解了集成电路版图设计的基本步骤技巧与准则。

氟化物溶液腐蚀后硅表面形态的STM与XPS研究

利用扫描隧道显微技术(STM)和X 射线光电子能谱(XPS)技术,研究了Si(111)在几种不同比例的NH4F HCl溶液中被腐蚀后的表面形态及洁净度.通过分析表面的STM图像与XPS谱图,表明在较高pH值的NH4F HCl溶液中被腐蚀的Si(111)表面粗糙度较小,且表面洁净度及化学稳定性较好.

用于微小型化铷原子钟的MEMS Rb-85滤光泡的研究

研究并提出一种分析设计Rb气泡原子钟微型Rb-85滤光泡的方法。从量子物理出发,通过为Rb灯的发射光谱引入Lorentzian线形函数,得到一个滤光泡内的光强与入射光强的关系式,其中包含了跃迁系数,频移,谱线宽度等参数,通过研究确定这些参数并最终建立一个具有高吸收效率的滤光泡的理论模型。基于这种方法,我们设计了MEMS滤光泡,Rb-87灯射出的光谱经过该滤光泡后,90%多的α线被吸收,而β线则只衰减不到3%,因此,MEMS滤光泡不仅可以大幅度减小体积与功耗,其滤光效果也更为优越。

Al、Au溅射薄膜的剥离技术研究

本文采用氯苯浸泡法对(0.2～2.0)μm的Al、Au溅射薄膜进行剥离,分析了光刻胶厚度和薄膜厚度与剥离图形的关系,对剥离过程中氯苯浸泡工艺以及溅射工艺对剥离图形的影响进行了研究,并在2.0μm厚的Al和Au溅射薄膜上剥离出8.0 μm的缝隙.

射频磁控溅射制备ZnO纳米薄膜的研究

采用磁控溅射的方法来制备ZnO纳米薄膜。薄膜的晶体特性以及表面结构主要通过X射线衍射。