Evanohm合金的双环线型微加热器特性研究

以Evanohm合金为材料,设计了一种双环线型微加热器.使用AC磁控溅射技术在硅基底上沉积合金薄膜,并采用微机电系统(MEMS)微加工工艺实现薄膜图形化,以此作为加热器的加热元件.在常温下,研究了所制备的薄膜加热器件的加热性能与电学特性,并在深低温下进一步测试了其电学性能.研究结果表明:此种微型加热器电阻值稳定.在[5...     

200MHz高传输效率薄膜变压器的设计与制备

实现了一种新型的基于硅IC工艺的微波铁氧体集成薄膜变压器.铁氧体薄膜采用射频磁控溅射法制备,SEM观察了SiO2层上铁氧体膜的表面形貌,表明薄膜容易开裂;能谱仪对薄膜成分的分析表明铁氧体薄膜与SiO2层和Al膜附着性差.通过溅射工艺参数及增加热处理等工艺初步解决了以上存在的薄膜制备工艺与IC工艺之间的兼容性问题.采用标准硅基IC工艺设计和制备了这种新型结构的薄膜变压器,对一组薄膜变压器样品的实验参数在20～210 MHz的频率范围内作了测试.测试结果表明:对于设计的匝数比为1的薄膜变压器,在90～210 MHz的频率范围内能获得最高为79%的变压比和良好的波形传输能力.     

多孔Al_2O_3薄膜的研制

在单晶Si片上热生长一层SiO2薄膜,再利用真空淀积的方法制备一层Al薄膜,然后通过铝阳极氧化的方法获得一层多孔Al2O3薄膜。利用JSM 35C扫描电子显微镜观测了该Al2O3薄膜的形貌。通过对Al2O3薄膜电阻与相对湿度关系的测试,发现其具有较好的感湿特性和较宽的感湿范围。     

功能-结构一体化NiCr/NiSi薄膜热电偶的制备

采用多层薄膜结构制备了NiCr/NiSi薄膜热电偶,该薄膜热电偶依次由Ni基超合金基片、NiCrAlY过渡层、Al2O3热氧化层、Al2O3绝缘层、NiCr/NiSi薄膜热电偶层以及Al2O3保护层构成.主要研究了热电偶层薄膜厚度和时效处理对热电偶性能的影响以及温度对Al2O3绝缘层绝缘性的影响.静态标定结果表明,热电...     

中国微米纳米-PdCr薄膜电阻应变计研制及其高温应变敏感性能研究

在航空航天以及核电领域中,准确测量高温部件的应变、疲劳等结构参数十分重要,对满足高温应用环境的高温应变计需求非常迫切.在镍基合金基底上研制了PdCr薄膜电阻应变计,依次在基片上沉积NiCrAlY作为过渡层来增强附着性,沉积YSZ/Al2O3作为复合绝缘层满足绝缘性需求,溅射PdCr合金作为应变敏感层,并采用金属掩模对PdCr敏感层进行图形化,最后沉积Al2O3薄膜层作为高温保护层,并对PdCr薄膜应变计的应变敏感系数(GF)以及高温环境下的表观应变、漂移应变等性能进行了表征.结果表明,不同温度下PdCr薄膜应变计的电阻值随应变呈良好的线性关系;在常温下,其应变敏感系数为1.40;在800 ℃时,应变计的表观应变系数127 με/℃.应变计的电阻值随时间线性减小,导致的漂移应变约为1 800 με/hr,应变敏感系数为1.41.同时,对制备的PdCr薄膜应变计进行了可靠性评估和寿命评估.结果表明,其重复性测量误差约为5.71%,工作寿命超过10 h.     

硅基底和金刚石基底上沉积ZnO薄膜工艺研究

采用射频磁控溅射方法分别在硅基底和金刚石基底上制备ZnO薄膜,研究了硅和金刚石衬底的不同对ZnO薄膜生长机理的影响,同时分析了氩氧比和退火温度这两个工艺参数对薄膜的晶格取向和表面形貌的影响。利用XRD和AFM对ZnO压电薄膜的性能进行了测试。结果显示,金刚石基片上制备的薄膜表面状态远优于硅基片上的薄膜表面状态;在同类型基底上生长的ZnO薄膜,薄膜的晶格取向随着氩氧比的升高而增强;对于硅基底上生长的ZnO薄膜,适当的退火能够成倍地提高薄膜的c轴取向性。     

基于带图形的硅衬底上制备硅薄膜的技术

对硅基MEMS的可动部件很多都是采用在带图形的硅衬底上制备的硅薄膜通过深槽腐蚀释放获得的特点,开展在带图形的硅衬底上制备硅薄膜技术研究,得到一种通过两次硅硅键合、减薄抛光、一次湿法腐蚀硅相结合的在带图形的硅衬底上制备硅薄膜的有效方法,该方法制备出了的薄膜厚度为10 μm,均匀性为±0.5μm,达到了厚膜SOI材料制备的指标要求,硅薄膜完好率达到70%以上,为硅基MEMS的可动部件的制备打下了坚实的基础.     

多孔Al_2O_3薄膜感湿材料的湿敏特性研究

通过对阳极氧化多孔Al2 O3 薄膜感湿材料的制备工艺及其电容湿敏特性进行研究 ,将阳极氧化参数对多孔Al2 O3 薄膜的结构和形态的影响与多孔Al2 O3 薄膜作为湿度传感器感湿材料的湿敏特性联系起来进行分析 ,为优化制备工艺参数提供更充分的实验数据 ,使新型多孔Al2 O3 薄膜湿度传感器具有更好的感湿特性。     

多孔硅残余应力的研究

利用电化学腐蚀的方法在p型单晶硅(100)衬底上制备了多孔硅薄膜。利用微拉曼光谱法分别测量了处于湿化—干燥—再湿化3个阶段的多孔硅薄膜的拉曼频移,对多孔硅内应变引起的频移改变量和纳米硅晶粒因声子限制效应引起的频移改变量进行分离,找到多孔硅薄膜残余应力与拉曼频移之间的关系式。利用这一关系式,对不同孔隙率的多孔硅薄膜的残余应力进行了计算,获得了和声子模型拟合方法相一致的结果。研究中发现,多孔硅表面残余应力随孔隙率的增加而线性增大,其原因为随着孔隙率的增加,多孔硅晶格常数增大,且干燥过程中残液的蒸发产生的毛细应力使多孔硅薄膜与基体硅间晶格错配程度增大造成的。     

面向膜电极的选择性生成纳米级多孔硅技术的研究

研究了面向微型燃料电池膜电极的多孔硅薄膜的制备工艺.多孔硅刻蚀工艺高效便宜,与标准CMOS工艺兼容.通过选择不同的衬底掺杂浓度和适当的电解液浓度能控制纳米(或微米)级多孔硅的孔径大小,得到适用于膜电极的纳米级孔径的多孔硅薄膜,证实了纳米级多孔硅可用于硅微燃料电池中膜电极的可能性.     

金属基Pt/ITO薄膜热电偶的制备

采用多层膜结构制备了金属基Pt/ITO薄膜热电偶,薄膜热电偶由Ni基合金基片、NiCrAlY过渡层、热生长Al2O3层、Al2O3绝缘层、Pt/ITO功能层和Al2O3保护层构成.静态标定结果表明:样品的平均塞贝克系数为107.45 μV/℃.测试温度可达到1000℃.时效处理可以有效提高薄膜热电偶的输出热电势.     

电化学腐蚀中多孔硅边缘效应的研究

多孔硅在微电子机械系统(MEMS)、生物等领域得到了广泛的研究,边缘效应是其进入应用的难题之一,边缘效应的存在会导致多孔硅薄膜机械强度的降低,进而影响整个多孔硅薄膜的一致性.在n型和P型2种硅晶片上,研究了电化学腐蚀中常见的多孔硅边缘效应,分析了边缘效应的产生机制,分别使用SU8光刻胶掩模法和边缘区域施加压力法对边缘效应进行了有效的抑制.并在不同类型的硅晶片上,使用压力法制备出了无边缘效应的宏孔多孔硅膜,P型多孔硅膜厚达到250μm.     

钛铌酸锶膜光敏传感元件的制备与特性分析

利用镀膜技术和硅平面工艺在经过干氧氧化的硅衬底上制备一层钛铌酸锶(Sr NbxTi1-xO3)薄膜,然后制备成平面型薄膜光敏传感器。对钛铌酸锶薄膜的吸收光谱进行测定,得到其禁带宽度为2. 70 e V,对可见光有良好的敏感性。样品在稳定光照下,光电流随照度的增大而增大;温度对光敏特性影响很大,本传感器适用于稳定光照和室温下使用。     

硅微压电超声换能器的设计与制作

介绍了一种用ZnO薄膜作为压电层的硅微压电式超声换能器(PMUT).该硅微压电换能器的振动基膜采用LPCVD制作的氮化硅薄膜和PECVD制作的二氧化硅形成的复合振动膜结构.文中运用有限元方法对该硅微压电换能器的结构进行了模拟和计算,并进行了预应力对硅微换能器共振频率的影响的分析.实验测得硅微压电式换能器的共振频率为71.36 kHz.本文还使用该硅微超声换能器在油中进行了初步的共振频率点收发信号的实验,接收实验测得信号峰峰值为9 mV左右,发射实验标准水听器接收信号峰峰值为0.8 mV左右.     

蓝宝石上生长的薄膜硅晶体管

发现了一种在单晶蓝宝石上利用高温分解 SiH_4来淀积硅薄膜的方法。薄膜的电子衍射和劳埃反射检验都示出了单晶花样。硅薄膜的霍尔迁移率在空穴密度10~(17)/厘米~3时为135厘米~2/伏特·秒。制成了电流5毫安时具有1000微姆欧跨导值的绝缘栅场效应晶体管,其尺寸为:源到漏的间距为10微米,作用区宽度为120微米。这跨导值可与在块状硅上制成的同样元件相比较,因此这种晶体管是极有希望的薄膜硅器件。     

MEMS悬浮结构深反应离子刻蚀保护方法对比研究

分别对基于硅玻键合与硅硅键合的MEMS加工工艺中悬浮结构深反应离子刻蚀保护方法进行对比研究,获得最佳结构刻蚀保护方法。基于硅玻键合工艺的最佳刻蚀保护方法：在结构层背面溅射金属作为保护层;基于硅硅键合工艺的最佳刻蚀保护方法：将结构刻通区域衬底硅暴露及结构层背面制作图形化的SiO2保护层相结合的方式保护。结构保护后,经长时间过刻蚀,结构依然完整无损。     

方形重掺杂硅薄膜的极限载荷分析*

考虑残余应力的情况下,薄膜在大挠度时总应力的解析表达式.通过实验观察,深腐蚀得到的浓硼重掺杂硅薄膜表面存在微蚀坑.考虑微蚀坑和残余应力的影响,运用总应力表达式和Griffith裂口强度理论,定量的得到方形浓硼重掺杂硅薄膜的最大挠度和极限载荷Pmax,与已报道的实验值相符.从而解释了浓硼重掺杂硅薄膜的实际断裂强度值远小于晶体理论断裂强度值的矛盾.可以得出,极限载荷Pmax不仅与薄膜的尺寸与形状有关,而且也与材料特性,特别是与制备工艺有关.     

应力对硅悬空薄膜的机械灵敏度的影响

运用四周固支薄板小挠度理论,分析了存在较大残余应力的浓硼重掺杂硅悬空薄膜的力学特性.给出了小挠度下,在外界载荷作用下总应力表达式和薄膜机械灵敏度表达式,并分析了残余应力对二者的影响.研究表明,对存在较大残余应力的硅薄膜,总应力和机械灵敏度主要由残余应力决定,其中机械灵敏度较忽略残余应力时的值减小三个数量级.     

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.     

表面有微结构的硅片键合技术

针对表面带有微结构硅晶圆的封装展开研究,以采用Ti/Au作为金属过渡层的硅—硅共晶键合为对象,提出一种表面带有微结构的硅—硅共晶键合工艺,以亲水湿法表面活化处理降低硅片表面杂质含量,以微装配平台与键合机控制键合环境及温度来保证键合精度与键合强度,使用恒温炉进行低温退火,解决键合对硅晶圆表面平整度和洁净度要求极高,环境要求苛刻的问题。高低温循环测试试验与既定拉力破坏性试验结果表明:提出的工艺在保证了封装组件封装强度的同时,具有工艺温度低、容易实现图形化、应力匹配度高等优点。