基于SOI材料的刻蚀光栅分波器的制作工艺

研究了基于绝缘材料上的硅（SOI）材料的平面波导刻蚀光栅分波器的主要制作工艺．利用电感耦合等离子体刻蚀（ICP）技术，在SOI材料上制作了垂直度大于89°的光滑的光栅槽面．氧化抛光后刻蚀侧壁的表面均方根粗糙度（RMS）有3nm的改善，达到7.27nm（采样面积6.2μm×26μm）．通过采用集成波导拐弯微镜代替弯曲波导使1×4分波器的器件尺寸仅为20mm×2.5mm．测试结果表明器件实现了分波功能．     

悬臂式RF MEMS开关的设计与研制

介绍了一种制作在低阻硅(3～8Ω·cm)上的悬臂式RF MEMS开关.在Cr/ Au CPW共面波导上,金/Si Ox Ny/金三明治结构或电镀金作为悬置可动臂,静电受激作为开关机理.当开关处于“关断”态,其隔离度小于- 35 d B(2 0～4 0 GHz) ;阈值电压为13V ;开关处于“开通”态,插入损耗为4～7d B(1～10 GHz) ,反射损耗为- 15 d B.另外,还分析了开关的悬臂梁弯曲度与驱动电压的关系,并应用ANSYS软件对开关进行了电学、力学及耦合特性的计算机模拟     

微管道换热器多孔介质模型分析及应用

将微管道换热器抽象成多孔介质模型,由Brinkman-extended Darcy方程出发,分别按照双方程模型和单方程模型进行求解,以得到微管道内流体的速度场和温度场分布,并对单方程模型和双方程模型的解析解进行了对比,讨论了微管道高宽比和有效导热系数比对流动与传热的影响。证明了由基于多孔介质双方程、单方程模型所得的解析解均可用于预测微管道换热器中的容积平均速度与温度分布。利用基于多孔介质双方程模型还可得出微管道换热器的总热阻和优化设计结构,结合硅衬底上的多路感应耦合等离子体刻蚀工艺加工出了经结构优化的硅制微管道换热器。在满足局部热平衡条件下,基于多孔介质单方程模型更适用于实际工程计算,不必经由预先的试验确定换热系数。     

微型热导检测器温控模块研究

作为微型气相色谱仪(Micro GC)的关键部件的微型热导检测器(Micro TCD),其噪声主要来自于温度波动和气流抖动等因素.从理论上分析了Micro TCD噪声的主要来源,使用COMSOL仿真得到了温度波动对系统噪声的影响,并详述了Micro TCD加热模块的电路部分和算法部分.测试表明:Micro TCD的温度波动约为0.09℃,达到了商用GC控温精度的标准.     

光读出红外成像芯片真空封装研究

为解决光读出红外成像焦平面阵列器件的真空封装,提出了一种新颖的真空封装方法。该封装结构由可见光窗口、硅垫片和红外窗口三部分构成。硅垫片和可见光窗口（玻璃）通过阳极键合形成封装腔体,用于放置芯片;红外窗口不仅选择性增透8～14μm波段的红外辐射,且作为封装盖板;封装腔体和红外窗口在真空室内通过焊料键合完成真空封装。该封装结构通过了气密检测,并测试得到了200℃电烙铁热像图。     

基于Si塑性变形的二维驱动器的设计

设计并制作了一种新型的基于Si塑性变形的二维驱动器,驱动器由外围垂直驱动和内部水平驱动两部分组成。驱动器的制作采用普通Si片Si-Si键合技术,首先在结构片正面制作出绝缘填充槽,以实现垂直驱动部分和水平驱动部分的电绝缘,然后利用DR IE干法刻蚀技术释放结构,最后通过Si的塑性变形工艺使驱动器外围垂直驱动部分的可动梳齿和固定梳齿在垂直方向上产生位错,成功制作出二维梳齿驱动器。经测量,驱动器垂直驱动部分可动梳齿和固定梳齿的位错量为19.8μm。     

KOH各向异性腐蚀中预处理对硅表面粗糙度的影响

通过实验研究表明:不同预处理方法对KOH腐蚀后硅片表面粗糙度的影响不同,分别用35℃的BOE(7:1氟化铵腐蚀液)、常温BOE、10:1 HF、50:1 HF含HF成分的腐蚀液对硅片进行预处理,再和未做预处理的硅片在同等条件下进行KOH腐蚀,实验结果发现预处理后硅片表面粗糙度比未做处理的硅片表面粗糙度增加约1 nm左右,即经过含HF成分的腐蚀液预处理后的硅片再进行KOH腐蚀,其表面粗糙度将变差.     

带有静电自检测功能的高灵敏度加速度传感器

研究了一种带有自检功能的在平面内自限制压阻式加速度传感器.为实现该加速度传感器,提出了一套新的体硅微机械工艺,使用普通硅片取代SOI硅片来制作器件.传感器采用在深槽侧壁(悬臂梁弯曲的表面)制作压阻的方法,灵敏度比在硅表面上制作压阻的传统器件高近一倍.传感器利用集成在内的静电驱动器,实现电自检测功能.     

带有静电自检测功能的高灵敏度加速度传感器

研究了一种带有自检功能的在平面内自限制压阻式加速度传感器．为实现该加速度传感器，提出了一套新的体硅微机械工艺，使用普通硅片取代SOI硅片来制作器件．传感器采用在深槽侧壁（悬臂梁弯曲的表面）制作压阻的方法，灵敏度比在硅表面上制作压阻的传统器件高近一倍．传感器利用集成在内的静电驱动器，实现电自检测功能．     

新型侧壁绝缘体硅微机械工艺

介绍了一种全新的体硅微机械工艺，可以取代SOI硅片而直接在普通硅片上对不同的侧壁电学导通部分进行绝缘。该工艺在DRIE形成的绝缘深沟内进行SiO2绝缘薄膜填充，并用填充后形成的SiO2条对器件侧壁进行电学绝缘。对于该工艺的原理、可能出现的问题、制作流程的摸索等进行了探讨，并且给出使用该工艺实现的一个带自检驱动功能的加速度计。该加速度计采用压阻原理，器件的压阻敏感电阻部分，通过在侧面进行半导体杂质扩散而形成。