基于MEMS工艺的碱金属蒸气腔室微加热器

碱金属蒸气腔室广泛用于原子钟和原级温度计等重要领域,与其相适配的微型加热器对碱金属蒸气腔室的应用有着重要的影响.设计了一种可用于双腔体蒸气腔室的微型加热器,并利用仿真估算了微加热器的加热效果.基于微电子机械系统(MEMS)薄膜制备工艺,利用溅射沉积了氧化铟锡(ITO)薄膜与Cr/Au薄膜,利用剥离工艺将薄膜图形化后制备...     

MEMS THz滤波器的制作工艺

基于MEMS技术制作了太赫兹(THz)滤波器样品,研究了制作滤波器的工艺流程方案,其关键工艺技术包括硅深槽刻蚀技术、深槽结构的表面金属化技术、阳极键合和金-硅共晶键合技术。采用4μm的热氧化硅层作刻蚀掩膜,成功完成了800μm的深槽硅干法刻蚀;采用基片倾斜放置、多次离子束溅射和电镀加厚的方法完成了深槽结构的表面金属化,内部金属层厚度为3~5μm;用硅-玻璃阳极键合技术和金-硅共晶键合技术实现了三层结构、四面封闭的波导滤波器样品加工。测试结果表明,研制的滤波器样品中心频率138GHz,带宽15GHz,插损小于3dB。     

一种基于MEMS工艺的365 GHz硅微波导垂直转接结构

基于微电子机械系统(MEMS)工艺设计并制作了一种THz垂直转接结构,该结构采用6层硅片堆叠的硅微波导形式。理论分析计算了垂直转接结构的参数,并使用三维电磁场分析软件HFSS对该结构进行了模拟仿真。设计得到了中心频率为365 GHz、带宽为80 GHz、芯片尺寸为10 mm×7 mm×2.7 mm的THz垂直转接结构。给出了一套基于MEMS工艺的硅微波导的制作流程,制作了365 GHz垂直转接结构并对其进行测试。获得的THz垂直转接结构的回波损耗随频率变化的测试结果与仿真结果基本一致。采用MEMS工艺制作的硅微波导垂直转接结构具有精度高、一致性好、成本低的特点,满足THz器件的发展需求。     

MEMS薄膜泊松比测试方法的研究进展

综述了MEMS薄膜泊松比的测试方法,简述了测试薄膜泊松比的目的和意义。结合测试环境与测试手段详细地列举了几类常用的测试方法:拉伸法、纳米压痕法、鼓膜法、谐振法、弯曲法和扭转变形法,介绍了各种测试方法的发展过程,并分析了各种测试方法在使用中所面临的关键问题。最后,从可操作性、精确度和适用范围等方面比较了各种方法的优劣,给出了测试方法选取的建议,并对MEMS薄膜测试技术的发展进行了展望,指出在线测试技术将推动MEMS薄膜测试技术的进一步发展。     

MEMS微加速度与微角速率集成传感器的研制

介绍了一种全新的MEMS微型惯性器件,该器件是一种基于热对流原理的热膜式传感器,它利用一个单敏感元件同时测量加速度和角速率。该器件由一个加热器和两组微型温度传感器组成,加热器加热气体形成的热对流气体作为敏感元件,该器件通过微型温度传感器测得的热对流气体的温度差实现加速度和角速率的测量。分析了器件的工作原理,根据仿真结果设计了双层的器件结构,进行了工艺开发,加工出了原理样机。测试表明:该器件同时具备了加速度传感器和角速率传感器的检测功能,很好地验证了设计的可行性。     

MEMS微陀螺仪研究进展

回顾了MEMS微陀螺仪的研究进展,简单介绍了MEMS微陀螺仪的市场应用。微陀螺仪是MEMS器件中非常重要的一类器件。它的运用已经从单纯的航空领域逐渐转向汽车、消费电子行业等低端市场,这意味着微陀螺仪除了传统意义上的高精度高稳定性的要求,也可以向低精度商品化发展。传统的振动式陀螺,由于原理的局限性和加工技术的限制,很难达到战术级和惯性级的要求。导航级集成微陀螺(NGIMG)项目建议使用其他途径,以减少器件的可移动部件和降低工艺难度,从而提高其精度和抗干扰能力。各种设计方法近年来层出不穷,其中悬浮转子式微陀螺是目前精度最高的陀螺仪,微集成光学式陀螺也将在未来一段时间拥有巨大的研究潜力和发展空间。     

基于表面微加工标准工艺的电容式MEMS麦克风

设计了一种基于微电子机械系统(MEMS)工艺的电容式麦克风的结构,并基于表面微加工工艺制备了MEMS麦克风。为了优化麦克风结构,通过对比现有麦克风的优缺点,在麦克风可动电极的支撑部分设计了带有刻蚀孔的结构。仿真结果表明,该结构可减小空气阻尼、提高麦克风的信噪比和麦克风在低频段的灵敏度。该麦克风结构的制备工艺可标准化,以便代加工。测试结果表明,在偏置电压为0～20 V时,麦克风的静电电容随着偏置电压的增大而增大,并且预计偏置电压达到20 V附近时可动电极与固定电极接触。本研究为MEMS电容式麦克风的结构优化提供了一种可靠的方案。     

MEMS微同轴宽带功分器

随着微波系统大功率、超宽带的发展,对功率分配/合成结构的性能提出了更高的要求,超宽带、低损耗、小尺寸、易于集成的功分器成为研究热点.基于微电子机械系统(MEMS)工艺的微同轴射频传输线具有超宽带、无色散、低损耗和高隔离度等特点,使用微同轴工艺制备的功分器具有超宽带、低损耗、易于集成、小型化和可移植性好等特点.仿真并制作...     

MEMS及微机械加速度计可靠性研究

由于MEMS器件的应用日益频繁,其可靠性研究就显得十分重要。介绍了引起可靠性问题的原因。以微机械加速度计为例,指出了该加速度计的可靠性问题,以及对其可靠性测试研究的内容。     

基于故障物理的MEMS可靠性研究

简要介绍了基于故障物理的MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微电子机械系统)可靠性研究方法和技术路线。以电容式RF MEMS开关为例,介绍了基于故障物理的MEMS可靠性研究方法的主要步骤,包括:采用多物理场3D有限元模型研究MEMS器件的行为,应用MEMS器件的行为模型和失效物理试验技术研究其失效机理,引入优值建立了通用的MEMS器件失效预测模型。     

悬臂梁接触式RF MEMS串联开关工艺设计

报道了一款用于X波段的悬臂梁接触式RF MEMS串联开关的微加工工艺设计。首先,介绍了该悬臂梁接触式MEMS串联开关的基本工作原理;然后,简单描述了其结构组成和尺寸参数;最后,对掩膜版和对位标记的设计做了相应介绍。工艺方案设计包括初步工艺设计和根据实际加工条件的方案优化设计。初步工艺方案中加工步骤繁琐并需要两层牺牲层,制作难度大,难以保证较高的成品率。考虑实际加工条件的优化设计,采用聚酰亚胺作为牺牲层,使得牺牲层减少到一层。利用PECVD工艺沉积SixNy和溅射Au工艺得到了悬臂梁结构,简化了工艺流程,可提高工艺成品率。     

多失效机理下基于FIDES的MEMS失效率预计研究

针对MEMS在工艺和结构上的新特点以及当前国内外尚未形成与MEMS相关的失效率预计模型的研究现状,基于失效物理方法和现有FIDES标准,提出了一种MEMS失效率预计方法。在MEMS工艺影响分析基础上,结合实验数据和失效物理方法,提出了MEMS在多失效机理下的总体失效分布函数计算方法;之后,基于FIDES基本失效率预计模型,提出了MEMS的失效率预计模型及其适用的参数取值方法;最后,完成了某型MEMS高g值微加速度计的失效率预计案例。结果表明,预计模型充分考虑了MEMS在工艺和结构上的新特点以及多失效机理的共同作用,可有效解决现有标准手册不能准确反映制造工艺发展现状和手册中失效数据不适用的问题。     

微机械圆盘谐振器的仿真分析及等效电路

通过对径向振动圆盘的机械振动方程进行分析,将机械振动的分散参数集总化,提取出机械集总参量并通过机电类比的方法将集总化的机械参量类比成电参量,建立起径向振动微机械谐振器的电参数模型。利用ANSYS软件对径向振动盘式微机械谐振器进行模拟,提取出谐振频率和振动位移,并以此为基础计算出等效质量及阻尼和刚度的数值,进而通过机电耦合系数求出电参数值。以所提取的电参数为依据,分析了谐振器的结构对谐振器的等效阻抗的影响。谐振器的等效电路及分析结果将成为后续结构和驱动电路设计的出发点。     

基于静电排斥力的大冲程MEMS变形镜

设计并制造了一种基于静电排斥力的大冲程MEMS变形镜,此变形镜采用了三个多晶硅结构层和一个金属反射层的设计.利用表面硅工艺完成了变形镜的加工,结合有限元分析软件和白光干涉仪对三种不同驱动器电极空间分布方式的静电排斥型变形镜进行了分析和研究.测试结果表明,静电排斥型变形镜在200V下能实现1.7 μm以上的位移,冲程较传...     

基于微机械圆盘谐振器的振荡器

基于微机械谐振器的硅振荡器是微波通信系统中的关键器件。制作了工作于径向体声学振动模态的微机械谐振器,通过分析微机械谐振器的电参数,并以此谐振器为基础进行振荡器的设计。针对圆盘形微机械谐振器工作过程中阻抗较大的问题,通过多级放大来补偿信号经过谐振器时引起的衰减和相位变化。振荡器包括两部分放大电路,基本振荡回路的多级放大保证振荡器正常起振,输出多级放大保证振荡器的输出达到一定的功率。所设计的振荡器阻抗44kΩ,振荡频率143.33MHz,为大阻抗条件下振荡器的设计提供一定的参考。     

DRIE工艺误差对MEMS梳齿谐振器频率的影响

针对深反应离子刻蚀(DRIE)工艺加工高深宽比梳齿电容存在侧壁倾斜角的情况,分析了该倾斜角对梳齿谐振器频率的影响。为了使设计的梳齿谐振器频率符合应用要求,推导出了梳齿谐振器在正负侧壁倾斜角θ下的谐振频率计算公式。利用ANSYS Workbench11.0平台,分别对侧壁倾斜角为0°,0.2°,0.35°和0.5°的情形进行了有限元建模与模态仿真。仿真结果表明:随着正倾斜角的增大,谐振频率减小;负倾斜角增大时,谐振频率增大,且一阶模态振形的平稳程度越差。比较数值仿真结果与考虑了正负倾斜角误差的梳齿谐振器谐振频率计算公式计算结果对比,吻合较好。     

MEMS器件在航天领域的应用及发展

介绍了MEMS器件在航天领域的应用及发展,通过航天应用的一些要求和特点,分析了MEMS器件在航天应用中重点关注的一些可靠性问题,如辐射、真空、热冲击和机械振动。根据MEMS器件在当今航天领域的实际应用状况,展望了MEMS器件的前景。提出MEMS器件已成为航天应用领域不可缺的重要器件,在实现系统的小型化、低成本化和性能改善上发挥着巨大的作用。最后预测MEMS器件的发展趋势是取代空间载体、通信和导航平台及有效载荷上体积大而笨重的器件,最终实现航空航天系统的小型化、智能化和集成化。