基于MOEMS技术的一种F-P光开关的设计与制作

研制了一种用于WDM光通信系统的多层介质膜Fabry-Perot腔结构式光开关,面积为1.5mm×1.5mm.光开关采用多层复合膜消除内应力,防止产生过度变形;中心的十字复合梁有利于提高机械灵敏度,降低驱动电压.体硅腐蚀出的硅杯既减小了光开关的插损,又便于端面输入输出光纤的精确对准与固定,有效降低封装成本.制成的开关转换电压为20V,关态隔离度为87%,开态插损为0.15dB.其结构和工艺简单,易于与IC工艺相结合形成规模生产,如增加膜的层数便能制成基于F-P干涉仪结构的滤波器.     

纹膜结构微麦克风的动态特性:使用EDA/CAD工具进行Top-down设计

综合使用通用电路模拟软件PSPICE和有限元分析软件ANSYS对一种硅基微麦克风进行了系统模拟.得到了各项参数的优化值,优化后的微麦克风在音频范围内具有平直的响应.在此基础上,提出了一种Top-down的优化设计方式以准确预测系统的行为,分析了各组件的相互作用及其对系统性能的影响.     

使用超声搅拌实现精密KOH各向异性体硅腐蚀

对使用超声搅拌和不加搅拌时(100)单晶硅的腐蚀特性进行了研究和对比.使用超声搅拌,可以得到光滑的、无小丘的腐蚀表面,整个硅片腐蚀深度的误差不超过1μm.实验结果表明,该方法可以有效地实现精密KOH各向异性体硅腐蚀.     

不同牺牲层材料上LPCVD氮化硅薄膜内应力的测试与研究

测量了淀积在三种不同的牺牲层材料(热氧SiO2、LPCVD SiO2、LPCVD PSG)上LPCVD氮化硅薄膜的应力,结果表明,不同牺牲层上淀积的氮化硅薄膜残余应力存在较大的差异.从多方面分析了残余应力差异产生的原因,实验得到的结果为器件的设计提供了更准确的依据.     

MEMS应用中的的TiN薄膜工艺研究

运用反应射频溅射的方法进行了TiN薄膜的制备,通过改变关键工艺参数,如氩气氮气比、气体压力等,研究工艺参数对TiN薄膜特性的影响.论文还研究了不同退火工艺条件对薄膜应力的影响,可以实现薄膜低温退火.论文还对TiN的刻蚀和抗腐蚀特性进行了研究,对比了多种湿法对TiN的刻蚀情况,得出常温下TiN具有良好的抗腐蚀特性,并得到干法和湿法刻蚀速率.为TiN材料的MEMS应用打下了基础.     

基于局部基底弯曲法的高灵敏度薄膜应力测试技术

针对MEMS(micro-electro-mechanical system)和NEMS(nano-electro-mechanical system)对薄膜应力测试的要求,开发了一种新型高灵敏度薄膜应力测试技术,使用自行搭建的准纳米光学干涉测试系统,利用局部基底弯曲来检测薄膜的内应力.该方法不仅保留了传统基底弯曲法的所有优点,而且消除了其系统误差.使用ANSYS对测试结构进行了模拟和优化,对于30nm厚的薄膜,应力检测的分辨率为1.5MPa,优于目前国际上的相关报道.本测试结构使用各向异性腐蚀和DRIE(deep reactive ion etching)完成,加工工艺简单实用.文中使用该测试技术对常用MEMS薄膜的残余应力进行了测量,结果与其他测试方法得到的结果基本一致,测量重复性优于1%.该技术可以用于测试纳米级薄膜及超低应力薄膜的内应力.     

ICP体硅深刻蚀中侧壁形貌控制的研究

对影响电感耦合等离子(ICP)刻蚀侧壁形貌的工艺参数进行了分析,通过改变刻蚀/钝化周期、平板电极功率、钝化气体C4F8流量以及重叠周期等工艺参数,对侧壁的形貌进行调整.通过实验,得到了控制侧壁形貌正负的优化方案,并极大地减小了Bowing效应;提出一种消除Notching效应的新方法,并用于深槽隔离工艺,取得了很好的效果.     

基于ICP的金属钛深刻蚀

MEMS应用领域的扩展要求开发硅材料之外其他新型材料的三维微细加工技术．为此,对金属钛这一新型MEMS体材料的三维加工进行了探索．金属钛不仅延展性和导电性好,且断裂韧度高、高低温特性以及生物兼容性好．采用电感耦合等离子体源（inductively coupled plasma,ICP）技术对金属钛进行三维深刻蚀,采用不同刻蚀掩模、氯基刻蚀气体,研究了线圈功率、平板功率和Cl2流量对刻蚀速率和选择比等工艺参数的影响,并对Ti深刻蚀参数进行了优化,得到0．91μm/min的刻蚀速率,可实现光滑表面和陡直侧壁．