微机械薄膜应力的在线测试结构

微机械薄膜应力对MEMS器件有较大的影响，因此应力测量对于工艺监控和MEMS器件设计是必须的。介绍了微机械薄膜应力的在线测试结构与方法，详细分析了各种方法的特点。对于MEMS薄膜应力测试结构设计有一定的参考价值。     

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.     

薄膜热膨胀系数测试技术研究

热膨胀系数是薄膜的重要热学性能参数,也是薄膜热应力和残余应力计算分析过程中的关键数据.文章基于热诱导弯曲原理,分别采用单基片法和双基片法对氮化钛(TiN)和铝(Al)薄膜的热膨胀系数进行测试,并着重对双基片法的测试误差和适用性进行了分析.研究结果表明,薄膜在不同材质基底上弹性模量的差异是影响双基片法薄膜热膨胀系数测试精度的重要因素.当不同材质基片上薄膜弹性模量差异较小时,双基片法测得的热膨胀系数与单基片法所获结果基本一致;而当不同材质基片上薄膜弹性模量相差较大时,双基片法将不再适用.此外,文章结合薄膜的形貌、结构和残余应力表征测试,对TiN和Al薄膜热膨胀系数与其块体材料的差异进行了分析,结果显示残余压应力会导致薄膜热膨胀系数增大,而残余拉应力则具有相反的效果.     

MEMS高g加速度传感器封装热应力的研究

封装热应力是导致MEMS器件失效的主要原因之一,本文设计了一种MEMS高g加速度传感器,并仿真研究了传感器在封装过程中的热应力及影响其大小的因素。根据封装工艺,建立设计的高g加速度传感器封装的有限元模型,利用AN-SYS软件仿真传感器在不同的贴片工艺中受到的热应力及影响热应力的因素。结果显示,在封装中,与直接贴片到管壳底部相比,MEMS高g加速度传感器芯片底面键合高硼硅玻璃后再贴片到管壳底部时,封装热应力可从135MPa降低到33MPa;在贴片工艺中,基板的热膨胀系数和贴片胶的弹性模量、热膨胀系数及厚度是影响封装热应力的主要因素;在健合工艺中,基板和键合温度主要影响到热应力的大小。     

MEMS结构中碳纳米管的电泳沉积及其场发射特性研究

利用电泳沉积的方法在MEMS结构特定位置上组装碳纳米管薄膜,以此作为发射体研制基于碳纳米管场发射的传感器,并对其场发射进行了测试和分析.电镜观测与场发射实验结果表明,利用电泳沉积方法可以只在MEMS结构的特定位置沉积碳纳米管薄膜,对于4μm的发射间隙、该薄膜的场发射开启电压约为3.6V～4V,发射电压20V时的发射电流可至28μA.这种“post-MEMS“的碳纳米管薄膜组装方法具有工艺简单的特点,同时避免了碳纳米管生长对MEMS工艺环境以及器件的污染、破坏,实现了纳米材料组装与MEMS工艺的兼容.     

“中国微米纳米”一种低温制备的高灵敏度MEMS电容传声器

MEMS传声器是将声音信号转换成电信号的传感器.目前,MEMS传声器的研究主要涉及 MEMS电容传声器和MEMS压电传声器压阻传感器2种.与其它类型的MEMS传声器相比,MEMS电容传声器具有高灵敏度、高信噪比、频率响应平坦、低温度系数等突出的优点,被广泛使用在便携式设备、多媒体系统、助听器、信息采集等方面.设计和制备了一种高灵敏度的MEMS电容传声器,而且制备器件的工艺温度最高为300 ℃,可以兼容IC工艺.在本文,利用牺牲层的方法实现圆形振动薄膜,避免了方形薄膜存在的应力集中问题,并克服了干法制备圆形薄膜成本高的问题.基于聚酰亚胺材料,优化成膜工艺参数,实现低应力的圆形振动薄膜.通过设计防粘连结构,避免器件释放干燥过程中出现的薄膜粘连问题.根据振动膜应力为5 MPa,半径为2.5 mm,厚度为1 μm,电极半径为380 μm,间隙为1 μm的设计参数进行理论计算,该器件的电容在1 Pa 声压下的变化量为千分之一.与市场流通的MEMS传声器相比,高出约一个数量级,可被用于远场拾音,从信噪比极低的环境中拾取关键的声音信息.     

微型卫星的微电子机—电系统集成技术

未来科研卫星的质量，功耗和体积均要大大减少，这一需求促使NASA致力于微电子机－电系统（MEMS）这一新技术的开发。MEMS除重量轻，结构紧凑，功耗小这些优点外，它还有许多适合于空间应用的优势，最主要的是MEMS采用高可靠性的固态集成器件，因此其鲁棒性好，适应能力强，此外，将多个相同的MEMS装置组成阵列便于构成超大规模集成的分布式容错结构。这些芯片级的微电子机－电系统在过去10年中已进入研究阶段，最近在汽车和生物医学传感器等地面应用领域已转入商用开发阶段。尽管MEMS技术在空间应用领域前途远大，但目前尚未达到其成熟阶段，要使MEMS装置走出实验进入空间环境实际应用，还需进行大量的工作，虽然空间应用可依靠其它工业部门所取得的技术进步作为杠杆，然而要使这些MEMS装置达到上天的水平，还要做大量的技术突破工作。这些技术突破主要是针对空间性能，可靠性和运行性能以及空间结构和飞行鉴定方法等方面。本文旨在明确能使MEMS真正武装空间的这些技术难题，文中还介绍了JPL为突破这些关键技术而进行的研究和开发工作。     

基于永磁薄膜的MEMS磁传感器设计与制作

提出了一种基于永磁薄膜的新型MEMS磁传感器,磁传感器由MEMS扭摆、CoNiMnP永磁薄膜和差分检测电容等部分组成。分析了磁传感器的磁敏感原理和电容检测原理,提出了器件的结构参数并对器件进行了模态仿真。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS磁传感器样品,并进行了测试。测试结果表明:得到的MEMS磁传感器的电容灵敏度可达到27.7 fF/mT,且具有良好的线性度。根据现有的微小电容检测技术,传感器的磁场分辨率可达到36 nT。     

MEMS薄膜热导率测试结构

系统分析了具有代表性的半导体薄膜热导率测试结构的模型，结构特点，测量方法及不足；对表面加工和CMOS工艺，需要进行测试结构的合理设计和提高薄膜热导率测量的精确度。     

基于MEMS实现SOI压力传感器工艺研究

应用压组效应原理制作硅氧化物绝缘体（SOI）压力传感器,具有耐高温、抗辐射、稳定性好等优点,本文说明了SOI在微电子机械系统（MEMS）技术上的实现优势,并对压力传感器SOI结构的实现工艺进行了探索性试验,完成了SOI压力传感器的设计和封装,在强调了压力传感器的测试方法的同时,对所设计的样品进行了测试。