硅光栅的制作与应用

硅是一种良好的近红外材料。硅光栅的发展迄今已有20多年历史,在制作方法和应用上都有了较大的发展。硅光栅的微加工工艺可以分为体硅工艺和面硅工艺,这些微加工方法在技术上与微电子及微机械工艺可以兼容。本文介绍了硅光栅的制作及其在不同领域的应用。     

偏晶向(111)硅片闪耀光栅的设计

利用硅单晶的特殊结构可以设计出不同角度的闪耀光栅，再使用MEMS的紫外光刻、各向异性腐蚀等常规工艺就可以完成硅闪耀光栅的制作。设计了一种利用偏转晶向(111)硅片制作小角度闪耀光栅的方法，避免了利用其它晶向的硅片制作闪耀光栅的缺点。利用这种方法制作了线宽为4μm的硅闪耀光栅，使用原子力显微镜(AFM)进行了光栅表面形貌测试，得到平均表面粗糙度为110．94nm，试验结果表明制作的硅光栅样片具有良好光学特性的反射表面和光栅槽形。     

磁悬浮转子微陀螺的微细加工工艺研究

介绍了磁悬浮转子微陀螺的工作原理及有关的微细加工工艺。磁悬浮转子微陀螺的平面线圈是采用光刻、电镀及溅射等微细加工方法来实现的,微转子的加工有冲压、蒸铝沉积等方法,其中冲压能得到质量较好的微转子;上壳体采用体硅腐蚀来制作。初步的实验表明该方案是行之有效的。     

周期可变光栅的研制及应用

设计制作了一种用形状记忆合金驱动的周期可变光栅。用硅微细加工技术制作一种类似弹簧结构的光栅，将光栅与形状记忆合金相连。通上电流，合金温度改变引起形变，因此可以拉伸光栅，并改变光栅周期。对合金的形变特性及光栅的衍射特性都作了测试。实验表明，光栅最大可被拉伸10％，衍射角变化为0．32mrad。     

硅MEMS器件加工技术及展望

介绍了几种典型的硅基MEMS加工技术以及应用,并简单展望了MEMS加工技术发展趋势。硅基MEMS加工技术主要包括体硅MEMS加工技术和表面MEMS加工技术。体硅MEMS加工技术的主要特点是对硅衬底材料的深刻蚀,可得到较大纵向尺寸可动微结构,体硅工艺包括湿法SOG(玻璃上硅)工艺、干法SOG工艺、正面体硅工艺、SOI(绝缘体上硅)工艺。表面MEMS加工技术主要通过在硅片上生长氧化硅、氮化硅、多晶硅等多层薄膜来完成MEMS器件的制作,利用表面工艺得到的可动微结构的纵向尺寸较小,但与IC工艺的兼容性更好,易与电路实现单片集成。阐述了这些MEMS加工技术的工艺原理、优缺点、加工精度、应用等。提出了MEMS加工技术的发展趋势,包括MEMS器件圆片级封装(WLP)技术、MEMS工艺标准化、MEMS与CMOS单片平面集成、MEMS器件与其他芯片的3D封装集成技术等。     

硅基传感器的微机械加工

叙述了硅基传感器微机械加工的特点和要求，简要说明了硅衬底微细加工的常用方法。并以高过载双向压力传感器和悬空结构热释电传感器的硅衬底微细加工为例，作了进一步说明。传感器性能的测试结果表明了微机械加工对提高传感器性能的重要性。     

超薄硅双面抛光片抛光工艺技术

MEMS器件、保护电路、空间太阳电池等的制作需要使用硅双面抛光片,并且要求抛光片的厚度很薄,传统的硅抛光片加工工艺已经不能满足这一要求.介绍了一种用于超薄硅单晶双面抛光片加工的抛光工艺方法.通过对硅片抛光机理[1],抛光方式、抛光工艺的研究和对抛光工艺试验结果的分析,解决了超薄硅单晶双面抛光片在加工过程中碎片率高、抛光...     

多孔硅技术在硅基微型燃料电池中的应用

多孔硅作为一种新型材料，利用其疏松多孔的特性及与IC加工的兼容性，将其用于硅微质子交换膜燃料电池的研究中，作为其电极扩散层，对多孔硅膜的性能、制备工艺及多孔硅膜表面金属淀积工艺进行了研究，提出一套基于MEMS加工技术和薄膜淀积技术的制作硅微质子交换膜燃料电池的工艺。     

21世纪的硅器件及其新工艺

描述了人工智能器件的特性，硅工艺未来发展趋势，以及全低温加工工艺对实现深亚微米的ＵＬＳＩ制造的必要性。     

集成硅微机械光压力传感器

介绍了一种新颖的集成硅微机械光压力传感器的结构、工作原理、制造工艺和实验结果。该传感器是利用半导体集成电路微细加工技术和各向异性腐蚀相结合的方法，将传输、获取信息的光波导，敏感弹性硅膜和光电探测器集成在一块三维硅基片上得到的。它具有灵敏度高、抗干扰能力强、自身无需电源、防爆、成本低和可靠性高等优点。     

微机械陀螺仪版图与工艺设计

体硅MEMS工艺是一种主要的微机电系统加工手段，通过对陀螺结构研究和体硅MEMS工艺的实验，在陀螺的版图设计和工艺加工方面积累了一些实践经验。对于我们今后开展体硅MEMS工艺技术研究和陀螺结构设计是一个很好的借鉴。     

多孔硅微细加工及其在微型传感器中的应用（一）

我们正面临着一场新的技术革命,微细加工和微型器件就是这场革命的主题。随着微细加工技术的飞速进步和微型器件的大量涌现,国民经济和科技研究的各部门都在发生深刻变化。根据这种迅猛发展的势头,人们有理由预言,微细加工和微型器件在今后几十年内改变世界面貌,就像微电子技术在前几十年内改变世界面貌那样巨大。 所谓微细加工就是用硅作材料或在硅片上制造各种微型的机械零部件,因此硅的加工技术和集成电路制造技术是微细加工产生和发展的基础。用微细加工制造的微结构种类很多,最常见的有梁、膜、沟槽、喷嘴、腔体、     

电磁驱动柔性振动膜无阀微泵

提出了一种新型微泵设计方案和制作工艺，将电磁驱动器与大振幅振动膜相结合，得到流量大、易于控制的新型微泵。该微泵结构简单，由硅橡胶(聚二甲基硅氧烷PDMS橡胶)振动膜和无阀泵泵体组成，将硅加工工艺和非硅加工工艺(电镀)相结合。采用电镀和硅橡胶加工方法将振动膜直接制作在一个硅片上；用电镀和体硅加工工艺将驱动线圈和无阀泵泵体制作在另一块硅片上，然后将两个硅片键合在一起。对该微泵的性能特点正进行着更深入的研究。     

基于热模压和切削减薄工艺制备聚合物微静电驱动器

为了满足运输蛋白质、细胞等微纳米级物体的需求,有必要研制聚合物微静电梳齿驱动系统。与硅静电梳齿驱动器相比,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)静电梳齿驱动器具有成本低、成品率高、驱动电压低和能耗少等优点。首先通过微细加工工艺,制备硅静电梳齿驱动器模具。基于硅模具,利用热模压工艺制备PMMA微驱动器,再通过机械切削工艺释放制备好的PMMA微驱动器结构,得到带基底的PMMA微静电梳齿驱动器,最后通过切削减薄工艺,释放静电梳齿微结构,得到可动的PMMA微静电梳齿驱动器。驱动结果表明,PMMA微静电梳齿驱动器制备工艺具有可行性。     

基于光子晶体反射镜的刻蚀衍射光栅设计与制备

刻蚀衍射光栅作为波分复用/解复用器件,有望在光通信系统中得到广泛应用。在基于顶层硅厚度为220 nm的绝缘体上硅材料上设计并制作了一种新型刻蚀衍射光栅,该刻蚀衍射光栅引入六角晶格空气孔型光子晶体作为其反射镜。模拟结果显示,相较于传统的阶梯光栅反射镜的刻蚀衍射光栅,光子晶体反射镜的刻蚀衍射光栅在理论上可有效降低器件的制作工艺难度以及插入损耗,同时可以实现器件偏振的保持。随后仅利用一步电子束光刻工艺及一步电感耦合等离子体刻蚀工艺制作了该光子晶体反射镜的刻蚀衍射光栅。测试结果表明:该光子晶体反射镜的刻蚀衍射光栅片上损耗为9.51~11.86 dB,串扰为5.87~8.72 dB,后续可通过优化工艺条件和优化输出波导布局,进一步提高器件的性能。     

改进器件工艺降低硅光电探测器暗电流

为降低硅光电探测器ｐ－ｎ结反向暗电流，可在器件制作工艺中采用一系列完美晶体器件工艺ＰＣＤＴ。在实施过程中，作者对吸除工艺，应力补偿工作等作了改进，进一步降低了反向暗电流。     

真空微电子器件中的场致发射阴极硅锥尖的制备工艺研究

本文介绍了真空微电子器件中的场发射阴极硅锥尖的制作工艺，采用不同的腐蚀方法以及氧化削尖技术，制成了形状较好的硅尖，并对实验研究结果进行了比较、分析和讨论。     

结构紧凑的高均匀性硅波导阵列波导光栅

基于绝缘体上硅材料平台，设计并制作了一种结构紧凑的高均匀性硅波导阵列波导光栅，其拥有8个输出通道并且通道间隔为200 GHz。分析了绝缘体上硅材料平台中硅波导的弯曲半径对弯曲损耗和有效折射率的影响。测试结果表明，该器件的插入损耗为19.6 dB，串扰为-15 dB，非均匀性为0.87 dB,3 dB带宽为1.06 nm，结构尺寸仅为294μm×190μm。芯片的制作工艺与互补金属氧化物半导体工艺兼容，这使得阵列波导光栅的大批量、低成本生产成为可能，对集成波分复用网络的发展具有重要的意义。     

基于体硅MEMS技术的悬浮微结构加工工艺研究

针对体硅MEMS加工技术的特点,确定了悬浮微结构的加工工艺流程,并对加工过程中的硅基深槽腐蚀工艺和ICP刻蚀工艺这两项关键技术及其中的重要影响因素进行了研究,得到了硅基深槽腐蚀的溶液类型、浓度和温度等工艺参数,以及ICP刻蚀工艺的功率、气体流量等工艺参数。根据优化的工艺参数,采用厚度为400μm的N型<100>硅片加工了外形尺寸为3 mm×3 mm、线宽尺寸为100±2μm、硅槽深度为390±2μm的悬浮微结构样件。     

多孔硅微细加工及其在微型传感器中的应用（二）

多孔硅微细加工的压阻压力传感器 微型压力传感器是在60年代末出现的,微细加工技术就是从此开始发展的。上面所述的各向异性化学腐蚀、电化学腐蚀和硅片直接融结等都已用来制造微型压阻压力传感器。微型压阻压力传感器尚需解决的问题是制造工艺太复杂、生产成本太高以及不易制造高灵敏的微压传感器等。针对这种情况,本文