MEMS表面加工中材料层厚度电学测试结构

微机电系统（MEMS）表面加工工艺中的材料层厚度是决定MEMS器件性能的重要参数之一,如多晶硅结构层厚度和牺牲层厚度,直接决定了MEMS器件的机构性能和结构的纵向移动范围,因此对材料层厚度进行测试和工艺控制监视是极具意义的.当前的材料层厚度测试大多采用光机械的方法,因其测试方法复杂、设备昂贵、测试时间长且很难集成到一个工艺控制监视（PCM）系统中,提出一种新颖的材料层厚度电学测试结构,该测试结构具有结构简单、测量方便并且便于MEMS测试系统集成的特点.通过软件对测试结构和测试模型进行闭环验证,结果表明,模拟值与理论值有较好的一致性.     

基于扭转RF MEMS开关的设计

为了降低RF MEMS开关的驱动电压,根据扭转力学和应变力学理论,提出了基于扭转RF MEMS的开关模型,建立了相关数学公式,给出了加工工艺流程,并仿真得到了不同条件下RF MEMS开关的电机械性能.工艺仿真结果表明:完全可以利用已有生产流程制造基于扭转的RFMEMS开关.性能仿真结果表明:在同等条件下,采用扭转机制,RF MEMS开关的制动电压将降低30%.     

银薄膜结构的高灵敏度Fabry-Perot光纤声压传感器

为改善膜片式Fabry-Perot光纤声压传感器中悬空薄膜的平整度,提高其检测微弱声压的能力,提出一种大面积银薄膜转移加工方法.采用磁控溅射沉积银薄膜,利用基于正性光刻胶的牺牲层工艺进行转移贴合.银薄膜直径为2.5 mm,厚度为130 nm.实验结果表明:银薄膜薄膜表面平整度20μm;加工得到的声压传感器在0.13.0 k Hz频带范围内具有一致的频响特性,在1 k Hz处的声压灵敏度为-158 d B(参考值1 V/μPa).在0.0011.250 Pa声压范围内,传感器输出响应与入射声压之间具有良好的线性关系;最小可探测声压为419μPa·Hz-0.5.所提出的加工方法可有效改善薄膜的平整性,并具有良好的工艺性和可重复性;加工得到的传感器适应于高灵敏度微弱声压探测工作.     

含肉桂基的光敏聚酰亚胺光刻工艺的研究

本文对于含肉桂基的光敏聚酰亚胺光刻胶的适宜光刻工艺条件,诸如:光刻胶的配制、甩胶涂布、前烘、曝光、超声显影、淋洗、后烘与亚胺化等,进行了确定。研究结果表明,这种含肉桂基的光刻胶具有优良的耐热性与适宜的光敏特性。     

UV-LIGA工艺误差对MEMS万向惯性开关性能的影响

为提高微机电系统(MEMS)万向惯性开关的性能,实现工程化应用,对其进行工艺误差与性能关系研究.基于多层UV-LIGA工艺制作多个开关样机,进行主要结构尺寸测量,并确定工艺误差方向;从UV-LIGA工艺过程的曝光、显影与电铸、腐蚀3个阶段,分析误差的产生机理,并进一步分析单一结构误差、非对称误差和偏心误差对开关阈值和接触时间的影响.结果表明:弹簧线宽、厚度、侧壁倾角和两电极间隙等单一结构尺寸的增大会导致阈值增大;非对称误差会导致开关各向刚度不一致,使阈值散布更大;偏心误差会大幅度减小开关轴向阈值,而对径向阈值影响较小.对多个开关样机的测试结果验证了开关工艺误差及单一结构误差对阈值影响的正确性.     

摩擦的聚酰亚胺层上液晶分子排列的研究

本文用晶体旋转法测定预倾角,研究了聚酰亚胺材料及处理工艺对预倾角的影响.研究结果表明,延长聚酰亚胺固化时间,可提高预倾角,并得到最大预倾角为6.O°.提高聚酰亚胺固化温度、自然退火、采用强摩擦等可以提高预倾角.实际封盒组装工艺使预倾角有所降低.相对而言,紫外光固化对预倾角影响较小.高温存放,使得预倾角减小.利用液晶分子与聚酰亚胺分子的极性基团间的相互作用模型可以解释上述实验结果.     

牺牲层结构压力传感器技术

为使多晶硅纳米薄膜良好的压阻特性在微机电系统压阻传感器中得到有效应用,在设计牺牲层结构压力传感器芯片中探索性地采用多晶硅纳米薄膜作为应变电阻,并对这种传感器的工艺方法进行了研究.通过对牺牲层材料及结构的分析,给出了传感器的工艺流程,指出其中存在的工艺难点并给出了解决方法.利用牺牲层技术和多晶硅纳米薄膜制做压阻传感器,不但可以提高传感器的灵敏度,还可改善温度特性,而且可与集成电路工艺相兼容.     

ZnS光学表面平坦化工艺研究

为了在ZnS光学晶体表面制备超光滑牺牲层,用于离子束沉积修正刻蚀抛光ZnS光学晶体表面,引入一种简单平坦化工艺.工艺实验所用的平坦化胶为苯并环丁烯树脂(BCB).研究了涂胶转速、胶的浓度及热烘温度对牺牲层表面粗糙度的影响,优化了平坦化工艺参数,并讨论了各因素对牺牲层表面粗糙度的影响趋势.采用自旋涂胶的方法制备平坦化牺牲层,研究结果表明:对于BCB-1500胶,可在ZnS晶体表面获得粗糙度低于1.4nm的牺牲层;对于BCB-700胶,可获得粗糙度低于1.2nm的牺牲层,两者均可用于离子束刻蚀抛光ZnS表面的牺牲层.     

微机械电磁继电器的研究

为了电磁继电器的微型化和提高生产效率,基于微机电系统(MEMS)加工技术提出并试制出一种微机械电磁继电器.这种微继电器由底层磁路、平面励磁线圈和活动电极(衔铁)构成比较完整的磁路,依靠励磁线圈的电流来控制其开关动作,微继电器体积约为5mm×5mm×0.4 mm,其制作工艺主要采用光刻、溅射、电镀和腐蚀牺牲层等常规微加工工艺;同时,利用磁路模型进行了电磁力的理论计算,利用其结果对活动电极尺寸和励磁线圈匝数进行了优化设计,给出了试制的微继电器样品的初步测试结果,励磁线圈阻抗约300Ω,触点导通阻抗约1.7Ω,励磁电流约50mA时可使继电器可靠吸合.     

一种面向MEMS矢量水听器的硅纳米线制备方法

为了进一步提高MEMS矢量水听器灵敏度,把硅纳米线作为压敏单元,将硅纳米线工艺引入到MEMS矢量水听器制备过程中,利用其所具有的巨压阻效应来提高MEMS矢量水听器的灵敏度.本文提出了一种自上而下的微加工工艺方法,将TMAH(四甲基氢氧化铵)各向异性腐蚀和干法刻蚀法结合来制备出硅纳米线,其中TMAH腐蚀形成屋檐结构,干法刻蚀形成氧化硅掩模图形以及硅纳米线.该制备方法与半导体工艺相兼容,能够实现与MEMS水声传感器的集成.