基于谐振原理的硅微机械加速度计

基于力学振动原理 ,导出敏感梁类谐振振动的微分方程 ,给出了振梁型加速度计的设计原理。指出了加速度计谐振梁频率的相对变化量与梁的厚度无关 ;为避免输出非线性频率信号 ,频率的相对变化率和激励振动的振幅都不宜太大     

硅基MEMS技术

结合MEMS技术的发展历史,概括了当今硅基MEMS加工技术的发展方向。指出表面牺牲层技术和体硅加工技术是硅基MEMS加工技术的两条发展主线;表面牺牲层技术向多层、集成化方向发展;体硅工艺主要表现为键合与深刻蚀技术的组合,追求大质量块和低应力以及三维加工。SOI技术是新一代的体硅工艺方向;标准化加工是MEMS研究的重要手段。     

基于垂直扭转梳齿驱动结构的硅微机械扭转微镜的设计加工与表征

为了改善扭转微镜的机电耦合特性和光学特性，提出了一种新的基于SOI硅片的垂直扭转梳齿静电驱动结构．通过有限元与边界元方法，对不同厚度扭转梁的机电耦合特性进行了数值模拟，得到了相应的阈值电压和吸合电压，并提出了几种新的折叠梁结构，以进一步改善器件的机电耦合特性；通过力学分析，从理论上推导了垂直扭转梳齿静电驱动方式微镜的最大扭转角度、阈值电压、扭转刚度以及固有频率，获得了结构参数对器件机电耦合特性的影响机制；最后，利用比例散射理论讨论了表面粗糙度、入射光束波长和入射角度等参数对微镜表面光学反射性能的影响，并利用原子力显微镜测量了微镜的表面粗糙度，理论模拟与实验研究表明，基于SOI硅片和垂直扭转梳齿结构的硅微机械扭转微镜可显著降低器件的驱动电压，提高器件的机电耦合特性和微镜表面的光学反射特性．     

基于模糊图像合成的微结构平面运动测量技术

动态测试技术在MEMS研发过程中具有极为重要的作用。本文在机器微视觉的MEMS动态测试系统的基础上,基于模糊图像合成技术对MEMS谐振器的运动特性如谐振器的运动幅度、谐振频率f及品质因数Q等重要参数进行了测试,并给出了实验结果。     

MEMS CAD系统IMEE的研究和开发

IMEE是一个自主研发的MEMS CAD系统,它包括节结点化的系统设计功能、工艺编辑、设计和三维模拟功能、参数化版图单元的版图设计功能等。该系统的最大特点是以工艺为主线,贯穿整个设计过程,重点解决MEMS设计与工艺脱节的问题．实现MEMS工艺设计和在线模拟。另外,该系统是跨平台的,即适用于UNIX也适用于WINDOWS操作系统,对其他MEMSCAD软件具有很好的兼容性,还支持用户自主扩展其他功能模块。     

复合静电驱动结构致动的内旋转微镜

报道了以体硅表面硅混合微加工工艺制作在SOI衬底上的一种新型复合静电驱动结构致动内旋转微镜,其中复合静电驱动结构由一个平板驱动器和一个垂直梳齿驱动器构成.实验表明,该新型驱动结构不仅能使微镜实现大范围连续旋转,而且能使微镜实现吸合效应致自发性90°旋转.微镜的连续旋转范围扩大到约46°,同时引发吸合效应的拐点电压也增大.对于具有1和0.5μm厚扭转弹性梁的微镜,实测拐点电压分别为390～410V和140～160V.当该微镜用作光开关时,测得光插入损耗为～1.98dB.     

应用于MEMS的单晶硅上无电镀铜、镀镍工艺

开发了单晶硅上的选择性无电镀铜、镀镍工艺,形成了较为优化的施镀流程,实现了保形性、均镀性较好的铜、镍及其复合镀层.其中针对单晶硅表面的特点,采取了浓酸处理和氧等离子轰击两种表面预处理方法,优化了氯化钯对表面的激活时间,使得镀层质量得到提高.提出了以镍作为中间层以减小镀层应力的方法,施镀后获得的铜镀层的电阻率为2.1μΩ·cm,铜/镍复合镀层的方块电阻为0.19Ω/□.在单晶硅MEMS电感结构上实现了较好的无电镀铜,使得该元件的品质因数超过25.     

微加工干法刻蚀工艺模拟工具的研究现状

随着MEMS技术的不断发展,微加工工艺的仿真和模拟越来越受到人们的关注.简要介绍了国外干法刻蚀工艺模拟工具的发展情况,主要包括美国的SPEEDIE、日本的MORDERN和DEER.最后简要介绍了国内开发的DROPIE模拟工具.     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

MEMS器件大都含有可动的硅结构，在器件加工过程中，特别是在封装过程中极易受损，大大影响器件的成品率。如果能在MEMS器件可动结构完成以后，加上一层封盖保护，可以显著提高器件的成品率和可靠性。本文提出了一种用于MEMS芯片封盖保护的金-硅键合新结构，实验证明此方法简单实用，效果良好。该技术与器件制造工艺兼容，键合温度低，有足够的键合强度，不损坏器件结构，实现了MEMS器件的芯片级封装。我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中。     

MEMS隧道加速度计的系统分析与设计

主要论述了一种新型体硅工艺MEMS隧道加速度计的系统分析与设计，对加速度计敏感头与伺服反馈电路组成的系统进行系统建模，其中包含了结构的模型和反馈控制电路的模型。以系统模型作为基础，分析了器件工作所必须的条件，对器件的结构参数和反馈控制电路的参数进行了设计，并给出了系统的静态与动态输出。另外，本文提出了参数敏感度因子的概念及其计算方法，利用这种方法可以对每一个参数计算其对应的敏感因子，从而为参数容差设计提供了依据。