牺牲层刻蚀实验的在线观察与研究

设计了多种测试结构，采用在线实时观测的手段，深入研究了氢氟酸（HF）刻蚀二氧化硅牺牲层中，多种因素对刻蚀过程产生的影响，并对实验结果进行了详细分析．实验中可以明显观察到刻蚀过程中的反应限制阶段与扩散限制阶段，说明经过长时间的刻蚀，HF酸的扩散效应将成为影响刻蚀速率的主导因素．对于实验过程中观察到的“凹”状的刻蚀前端和“晕纹”现象，分析认为结构中的应力梯度以及材料间不同的亲水性质是产生这些现象的主要原因．实验方法与结论对MEMS牺牲层释放工艺的研究具有一定的参考意义．     

MEMS领域中形状记忆合金薄膜的研究与进展

总结了近年来微机电系统(MEMS)领域中,ti-Ni形状记忆合金(SMA)薄膜的制备与微加工工艺、形状记忆性能、加工性能、防腐耐磨性能及力学性能的研究进展,由此提出了MEMS领域中,SMA薄膜的使用要求和研究方向.     

Pyrex玻璃的湿法深刻蚀及表面布线工艺

高表面质量的pyrex玻璃对提高MEMS器件尤其是光学器件性能至关重要。本文采用TiW／Au＋AZ4620厚胶作为多层复合刻蚀掩模,重点研究了玻璃湿法深刻蚀工艺中提高表面质量的方法,并分析了钻蚀和表面粗糙度产生的机理。结果表明,采用TiW／Au＋AZ4620厚胶的多层掩膜比TiW／Au掩膜能更有效地避免被保护玻璃表面产生针孔缺陷,减轻钻蚀。在纯HF中添加HCl,可以得到更光洁的刻蚀表面,当HF与HCl体积配比为10：1时,玻璃刻蚀面粗糙度由14．1nm减小为2．3nm。利用该工艺,成功实现了pyrex7740玻璃的150μm深刻蚀,保护区域的光学表面未出现钻蚀针孔等缺陷,同时完成了金属引线和对准标记的制作,为基于玻璃材料的MEMS器件制作提供了一种新的加工方法。     

等离子体低温刻蚀单晶硅高深宽比结构

等离子体低温刻蚀是一种针对高深宽比结构的干法刻蚀技术。本文在低温刻蚀单晶硅样品时得到典型的刻蚀结果为:各向异性值>0.99,硅刻蚀速率>1.5μm/min,对SiO2刻蚀选择比>75,说明该刻蚀方法很具竞争力。通过对载片台温度、反应气体配比、腔体气压和ICP线圈功率等工艺参数的系列实验分析,证明低温刻蚀高深宽比硅微结构必需一定的低温和氧,同时揭示出低温刻蚀过程的主要控制因素是离子轰击而非刻蚀表面的化学反应。本文还对刻蚀过程中刻蚀滞后和凹蚀现象的产生机理进行了分析讨论,指出介电质掩蔽层的充放电效应导致了凹蚀,而刻蚀滞后的诱因则与通常的刻蚀情况不同,主要是台阶对离子轰击的覆盖效应。     

纳机电系统

纳机电系统(NEMS)是基于微机电系统发展起来的新兴技术领域，同时也是纳米技术的重要组成部分．文中介绍了NEMS器件的微小尺寸、超高频率和超低能耗等重要特性，并列举了NEMS在生物、信息和纳米流体学等领域的应用．最后讨论了NEMS在发展中遇到的问题和涉及到的关键技术，如微观效应的影响，NEMS加工技术，NEMS的设计、仿真和优化，NEMS器件的驱动与检测，NEMS器件与宏观世界的通讯等．     

基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺研究

利用光学光刻技术进行多种形状规格聚二甲基硅氧烷(PDMS)微纳敏感结构的并行加工。研究了基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺,并加工出不同形状、、不同大小的PDMS微纳敏感结构。此外,对加工后的PDMS微纳敏感结构薄膜进行表征,观察了不同形状、不同大小的PDMS微纳敏感结构的形貌特征。结果表明:基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺具有加工效率高,加工过程中不需要刻蚀、激光加工等复杂工艺和昂贵设备的特点,并且实现了大批量PDMS微纳敏感结构的并行加工。同时,掩模板上的微纳图案较好地转移到PDMS薄膜上,具有较好的图案曝光成像和图形转移效果。此外,制备的PDMS微纳敏感结构形状较规则、排列整齐,并且不同形状,不同大小的PDMS微纳敏感结构都具有高度一致性较好,侧面轮廓分明,侧壁角接近90°的特征。     

基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺研究北大核心CSCD

利用光学光刻技术进行多种形状规格聚二甲基硅氧烷(PDMS)微纳敏感结构的并行加工。研究了基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺,并加工出不同形状、、不同大小的PDMS微纳敏感结构。此外,对加工后的PDMS微纳敏感结构薄膜进行表征,观察了不同形状、不同大小的PDMS微纳敏感结构的形貌特征。结果表明:基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺具有加工效率高,加工过程中不需要刻蚀、激光加工等复杂工艺和昂贵设备的特点,并且实现了大批量PDMS微纳敏感结构的并行加工。同时,掩模板上的微纳图案较好地转移到PDMS薄膜上,具有较好的图案曝光成像和图形转移效果。此外,制备的PDMS微纳敏感结构形状较规则、排列整齐,并且不同形状,不同大小的PDMS微纳敏感结构都具有高度一致性较好,侧面轮廓分明,侧壁角接近90°的特征。     

三层微桥法测量金属薄膜力学性能的研究

提出了单层微桥法厚度极限的估算方法,并提出在单层NiFe薄膜微桥法测试基础上,对厚度不适于单层微桥法的Cu薄膜,采用Cu/NiFe/Cu 3层微桥法来测量其力学性能.采用MEMS技术加工了NiFe和Cu/NiFe/Cu微桥,采用纳米压痕仪测量了其载荷-挠度关系,实现了对Cu薄膜力学性能的测量.     

溅射SmCo基永磁薄膜的结构和磁性能研究

以Sm(Co0.62Fe0.25Cu0.1Zr0.03)7.5合金为靶材,采用磁控溅射工艺在单晶Si基片上沉积了SmCo基永磁薄膜。研究了溅射工艺参数对薄膜的晶体结构、微观结构和磁性能的影响。结果表明:溅射气压和溅射功率的改变引起了永磁相变,这主要依赖于溅射工艺条件对薄膜Sm含量的影响。高的溅射压强和溅射功率都会引起薄膜晶粒的粗大化和薄膜表面的粗糙化。薄膜的晶体结构和微观结构随溅射参数的变化决定了薄膜的面内磁学行为。当溅射压强为0.3 Pa和溅射功率为5.1 W/cm2时,制备的退火态SmCo基薄膜为TbCu7单相晶体结构,其面内永磁性能良好。     

真空镀铝用石墨坩蜗的研究

本文系统地分析了石墨坩埚在真空镀铝过程中损毁的机理，认为石墨坩埚损毁的主 要原因是浸入到石墨微孔中的铝膨胀所致，而腐蚀和化学反应仅是辅助因素。认为提 高石墨坩埚使用寿命的方法是提高石墨原料的密度（假比重）。研究结果已成功应用于 阜新电碳厂的工业生产中，国产坩埚代替进口品，已取得相当可观的经济效益和社会效 益。     

基于Sn/Bi合金的低温气密性封装工艺研究

研究了采用Sn/Bi合金作为中间层的键合封装技术.通过电镀的方法在基片上形成Cr/Ni/Cu/Sn、芯片上形成Cr/Ni/Cu/Bi多金属层,在513K、150Pa的真空环境中进行共晶键合,键合过程不需使用助焊剂,避免了助焊剂对微器件的污染.实验表明:这种键合工艺具有较好的气密性,键合区合金层分布均匀,无缝隙、气泡等缺陷,键合强度较高,能够满足电子元器件和微机电系统(MEMS)可动部件低温气密性封装的要求.     

基于MEMS技术的微型模具制作工艺研究

针对微型模具的结构和精度要求,在研究硅模具和背板生长两种工艺路线的基础上,提出了无背板生长工艺路线,并介绍了工艺路线中所涉及的三种MEMS加工方法,即UV-LIGA技术中的光刻、微电铸以及硅MEMS加工技术中的湿法刻蚀.实验结果表明,硅模具和背板生长模具呈54.74°的斜面,且硅模具容易损坏,背板生长模具受应力影响易产生变形;而无背板生长工艺能够获得侧壁垂直、表面细致、使用寿命长的模具,满足结构和精度要求.     

形状记忆合金薄膜在微机电系统中的应用

形状记忆合金（SMA）薄膜因其特有的形状记忆合金效应，超弹性行为以及薄膜材料所特有的优越性能，而在微机电系统中的微驱动器和微传感器方面极具应用潜力，本文主要介绍了以TiNi基合金为主的形状记忆合金薄膜在微驱动器和微传感器上的国内外应用性研究现状，并展望了其未来的发展趋势。     

基于柔性掩膜的高可靠性玻璃喷砂微加工工艺

喷砂是一种高效率的表面加工技术,将其应用于微加工领域可以实现对玻璃、硅和陶瓷等脆性材料的选择性刻蚀.本文着重探讨了掩膜性质及刻蚀条件对喷砂微加工刻蚀效率及刻蚀形貌的影响.实验中对柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)掩膜微结构的制备方法进行了改良,即借助精密切削工艺实现PDMS/SU-8微结构边界精确互补成形,制备了可以满足选择性刻蚀要求的掩膜结构.同时改变实验条件,研究了掩膜开口尺寸、压缩空气压强以及砂材粒径对喷砂速率及刻蚀形貌的影响.结果表明:适当增大压缩空气气压有助于待刻蚀材料从塑性到脆性的转变,刻蚀速率有明显提高.而将砂材粒径从30μm减小至20μm,可以改善成形形貌.初步研究结果表明,文中提出的玻璃喷砂微加工方法能够满足深度为500μm的玻璃通孔阵列的刻蚀要求.     

真空计的发展概况与趋势

真空计量器具被广泛应用于各科学实验领域,种类繁多,样式各异。真空计的微型化是其主要发展趋势。概述了真空计的发展历程,重点对近年来真空计的最新发展作了梳理,并提出了某些特殊环境下真空度测量方法的构想。     

基于PZT薄膜面内极化工作的低应力压电微传声器

本文设计、制作并测试了一种基于压电PZT薄膜面内极化工作的压电微传声器.利用压电薄膜的纵向压电常数,并通过压电微传声器面内电极的设计提高电极间距,以提高压电微传声器的灵敏度.由于基于PZT薄膜的多层结构常具有很大的残余应力,通过5种不同振动膜材料与PZT薄膜的应力匹配实验,研究了降低振动膜应力的方法.结果表明,对于相同尺寸的膜片,PZT/ZrO2/LTO/Si3N4具有最小的变形,其中心处的变形(200 nm)仅为膜片PZT/ZrO2/Si3N4/SiO2中心处变形(17μm)的1%.采用体硅微加工工艺制作了具有方形振动膜(2 mm×2 mm)的压电微传声器结构,采用LTO/Si3N4多层结构作为振动膜结构,方形膜片中心的圆形结构为PZT薄膜,环形叉指结构为Au/Cr电极.压电微传声器在0.15 kHz~6 kHz频率范围内的灵敏度约为0.1 mV/Pa.     

用于扫描刻蚀加工的微小等离子体反应器的设计和实验

提出了一种新的基于并行探针的扫描等离子体刻蚀加工方法,设计并研制了其中的核心器件--微小等离子体反应器,测量了该器件的伏安特性曲线,分析了其电学性能随工作气压和器件尺寸的变化规律,以及器件损坏的机制.实验结果表明,当放电气体为SF6,工作气压在2 000～6 000 Pa之间变化时,该器件能产生较为稳定的微等离子体,放电电压在390～445 V之间,功率密度在10～150 W/cm^2之间,从而为进一步将其应用到扫描硅刻蚀加工提供可能.     

MEMS型电容薄膜真空计的关键技术研究进展

近二十年以来, 仪器的小型化发展以及微机电系统 (MEMS) 技术工艺的发展带动了电容薄膜真空计的发展。其中, MEMS型电容薄膜真空计能将电路和敏感元件集成在同一芯片上, 具有体积小、能耗低的优点, 能广泛的运用在工业测量、深空探测等领域, 是真空计量仪器研究热点之一。然而, 体积小伴随着的测量范围窄、输出线性度不高、长久密封困难和残余气体影响问题都制约着真空计的商品化发展。针对上述的技术瓶颈, 研究者提出了不同的技术方案来克服。文中总结相关的研究报道后对问题的缘由以及相应解决措施进行了分类整理与分析, 对文献报道的MEMS型电容薄膜真空计进行了对比分析。最后, 对MEMS型电容薄膜真空计的发展前景提出了展望。     

高结晶度石墨薄膜结构AFM研究

制备了高结晶度石墨薄膜，并用原子力显微镜（ＡＦＭ）系统地研究其表面结构，获得了原子级分辨率的图象，观察到了扭曲的石墨晶格结构，在本文中还讨论了温度，拉伸比对薄膜结构的影响。