利用(110)硅片制作体硅微光开关的工艺研究

采用基于湿法腐蚀工艺的体硅微机械加工方法,利用(110 )硅片结晶学特性,通过光刻、反应离子刻蚀和湿法刻蚀等工艺,在硅片上同时制作出微光开关的微反射镜结构、悬臂梁结构、扭臂梁结构和光纤定位槽结构,器件的一致性好,制作工艺简单.利用扇形定位区域,精确地沿(110 )硅片的{ 111}面进行定向腐蚀,可使微反射镜镜面垂直度达到90±0 .3°,经测量表面粗糙度低于6 nm.     

阵列光开关驱动结构制作工艺的研究

采用KOH溶液湿法腐蚀制作阵列光开关的微反射镜上电极.腐蚀表面的不平整影响了光开关的驱动扭臂结构的制作.采用合理配比的HF,HNO3和CH3COOH腐蚀剂对制作的微反射镜阵列硅片进行抛光处理,抛光后微反射镜表面和腐蚀的(110)面均有较大的改善,并且抛光不影响器件的结构,最后制作出了均匀一致的光开关阵列扭臂驱动结构.     

8×8 MEMS光开关阵列的制作

采用MEMS技术制作了静电驱动的扭臂结构8×8光开关阵列,主要包括上下电极的制作.利用硅在KOH溶液中各向异性腐蚀特性及(110)硅的结晶学特点,在(110)硅片上制作出8×8光开关微反射镜上电极阵列,考虑到在腐蚀时微反射镜有很大的侧蚀,对开关结构进行了调整.在偏一定角度的(111)硅片上制作了倾斜的下电极.整个开关制作工艺简单,成本低.开关寿命大于1000万次,开关时间小于10ms.     

8×8 MEMS光开关阵列的制作

采用MEMS技术制作了静电驱动的扭臂结构8×8光开关阵列,主要包括上下电极的制作.利用硅在KOH溶液中各向异性腐蚀特性及(110)硅的结晶学特点,在(110)硅片上制作出8×8光开关微反射镜上电极阵列,考虑到在腐蚀时微反射镜有很大的侧蚀,对开关结构进行了调整.在偏一定角度的(111)硅片上制作了倾斜的下电极.整个开关制作工艺简单,成本低.开关寿命大于1000万次,开关时间小于10ms.     

KOH溶液中(11O)硅片腐蚀特性的研究

研究了在KOH溶液中(110)硅片的腐蚀特性,在保证(110)面的平整和{111}面的光滑的腐蚀实验条件下,利用(110)面和{111}面腐蚀选择比大,采用湿法腐蚀技术可以制作高深宽比结构的方式,在(110)硅片上设计制作出光开关用微反射镜.在腐蚀过程中光开关悬臂的凸角处产生了削角现象,利用表面硅原子悬挂键的分布特征对产生削角的原因作了合理解释,这为以后研究凸角补偿提供了理论依据.     

8×8 MEMS光开关阵列的制作

采用MEMS技术制作了静电驱动的扭臂结构8×8光开关阵列，主要包括上下电极的制作. 利用硅在KOH溶液中各向异性腐蚀特性及（110）硅的结晶学特点，在（110）硅片上制作出8×8光开关微反射镜上电极阵列，考虑到在腐蚀时微反射镜有很大的侧蚀，对开关结构进行了调整. 在偏一定角度的（111）硅片上制作了倾斜的下电极. 整个开关制作工艺简单，成本低. 开关寿命大于1000万次，开关时间小于10ms.     

(110)硅基MEMS光开关光纤定位槽的设计

利用KOH溶液腐蚀在(110)硅片上制作2×2 MEMS光开关,微反射镜表面光滑且垂直度较好,其质量高于用同样方法在(100)硅片上制作的反射镜,但是却存在自对准V型槽难以实现的问题。依据(110)硅片的结晶学特点,设计并制作了夹角为38.94°的两个光纤定位槽:一个为U型槽,两侧面均为{111}面;另一个是呈锯齿状的光纤槽,它是由腐蚀出的平行四边形蚀坑串组成。介绍了锯齿状沟槽的实现原理,对平行四边形蚀坑尺寸进行了分析设计,并采用菱形凸角补偿结构实现凸角补偿。这两种光纤定位槽结构都能够很好地固定光纤,并实现了光纤的自对准,且制作方法简单。     

硅基微结构制作及其在微分析芯片上的应用

基于一种新的湿法刻蚀条件和新型的凸角补偿结构,以KOH溶液为腐蚀液,对单晶(100)Si材料进行了湿法刻蚀,获得了表面平整和凸角完整的刻蚀结果,制作了用于微模塑工艺的硅基阳模,并成功地用于聚甲基乙烯基硅氧烷微分析芯片的制作上.     

体硅MOEMS阵列光开关的制作

设计了一种新型结构的MOEMS阵列光开关,开关由上电极阵列、倾斜下电极阵列和准直光纤阵列三部分组成.上电极阵列利用(110)硅片制作,其中包括反射镜阵列和扭臂驱动结构的上电极阵列.具有集成性好,制作工艺简单,微反射镜的表面平整垂直,各单元的微镜面平行,反射镜面的尺寸较大等优点.对光开关的参数进行了测试,指出了体硅MOEMS阵列光开关制作过程中存在的问题.     

三维掩膜硅各向异性腐蚀工艺释放微悬空结构

提出了一种新颖的基于三维掩膜的硅各向异性腐蚀工艺,即利用深反应离子刻蚀、湿法腐蚀等常规体硅刻蚀工艺和氧化、化学气相沉积(CVD)等薄膜工艺制作出具有三维结构的氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)薄膜,以该三维薄膜作为掩膜进行各向异性腐蚀,该工艺可以应用于MEMS微悬空结构的制作。利用该工艺成功地在单片n-Si(100)衬底上完成了一种十字梁结构的释放,并对腐蚀的过程和工艺参数进行了研究。