基于硅表面加工工艺的射频体声波滤波器研究

计算并讨论了由电极－压电薄膜－电极的三明治结构组成的体声波谐振器在有衬底情况下的阻抗，特别说明了厚的支撑膜对滤波器性能的严重影响。同时比较了在制作体声波滤波器时硅的体加工工艺和表面加工工艺的优劣，给出了利用硅的表面加工工艺制作的射频体声波滤波器的设计。     

CMOS工艺兼容多晶硅压力敏感膜的设计与加工

在MEMS表面加工工艺中，多晶硅薄膜是微结构的重要组成部分。本文考虑加工工艺中残余应力的影响和多晶硅材料的强度范围，建立多晶硅膜的大变形模型，设计可用于压力传感器应用的多晶硅薄膜几何尺寸。采用有限元方法对多晶硅薄膜进行力学分析和设计验证，提出了CMOS工艺兼容的多晶硅压力敏感膜的加工方法，并且根据所设计的工艺进行了电容式压力传感器微结构的加工，加工结果说明了多晶硅薄膜设计的合理性和CMOS兼容工艺的可行性。     

CVD金刚石膜表面图形化加工技术的研究

首先用CVD法制备金刚石厚膜,接着在其表面利用氢等离子体辅助刻蚀,然后在铁薄膜的催石墨化作用下,对金刚石膜的表面进行了选择性的刻蚀.结果表明,在氢等离子体的辅助作用下,铁薄膜可以持续对CVD金刚石膜进行刻蚀;如果控制铁薄膜的形状和厚度,可以实现对CVD金刚石膜表面较精确的图形化刻蚀.该技术有望成为一种新的刻蚀金刚石膜的方法.     

表面加工多晶硅薄膜热扩散系数的在线提取

提出了一种在线提取多晶硅薄膜热扩散系数的简单测量方法,测试结构可随表面器件工艺加工制作,无需附加工艺。通过分析两个长度相同、宽度与厚度相同梁的瞬态冷却特性,获得其冷却时的温度衰减时间常数,便可以提取出表面加工多晶硅薄膜的热扩散系数。给出了瞬态冷却热电分析模型,综合考虑了梁冷却过程中各种散热因素即对流、辐射以及向衬底传热的影响。实验测得的该表面加工多晶硅薄膜热扩散系数是0.165 cm2-s 1(方块电阻是116.25Ω/sq)。该方法能够实现多晶硅薄膜热扩散系数的在线测试。     

CMOS工艺兼容多晶硅压力敏感膜的设计与加工

在MEMS表面加工工艺中,多晶硅薄膜是微结构的重要组成部分.本文考虑加工工艺中残余应力的影响和多晶硅材料的强度范围,建立多晶硅膜的大变形模型,设计可用于压力传感器应用的多晶硅薄膜几何尺寸.采用有限元方法对多晶硅薄膜进行力学分析和设计验证,提出了CMOS工艺兼容的多晶硅压力敏感膜的加工方法,并且根据所设计的工艺进行了电容式压力传感器微结构的加工,加工结果说明了多晶硅薄膜设计的合理性和CMOS兼容工艺的可行性.     

飞秒激光刻蚀增强非晶硅薄膜太阳电池性能的研究

通过恒速移动线偏振飞秒激光焦点对非晶硅(a-Si) pin型薄膜太阳电池n型硅膜表面进行绒化刻蚀处理,形成不同周期间隔“凹槽”状结构.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对刻蚀后薄膜表面形貌进行了表征,证实了刻蚀区域表面能够诱导晶态多孔微结构形成.比较了飞秒激光刻蚀前后a-Si太阳电池的光电转换效率(η)、开路电压、短路电流密度和填充因子.结果表明,当飞秒激光脉冲能量为0.75 J/cm2、刻蚀周期间隔为15μm时,太阳电池光电转换效率达到14.9％,是未经过激光刻蚀处理电池光电转换效率的1.87倍.同时,反射吸收谱表明,电池表面多孔“光俘获”微结构的形成对其光电转换效率的提高起到了关键作用.     

基于硅微加工工艺的微热板传热分析

针对常压和真空两种环境,通过三维有限元模拟分析了背面体硅加工型、正面体硅加工型和表面加工型三种微热板(MHP)的传热主渠道和加热功率.制作了背面体硅加工型和表面加工型MHP,并对两者在常压及13.3Pa气压下的加热功率进行了测试.实验值与有限元分析结果一致,表明虽然真空中表面加工型MHP热功耗小于背面体硅加工型MHP,但薄层空气导热使表面加工型MHP在大气中的功耗大幅增加,并大于背面体硅加工型MHP的热功耗.     

Pyrex玻璃凹槽刻蚀及槽底粗糙度研究

介绍了用于电容式微传感器的玻璃基底加工方法.目前玻璃刻蚀掩膜层的制作工艺复杂,实验中采用机械掩膜方法,较简单地腐蚀出玻璃凹槽,没有脱膜或钻蚀现象.同时对凹槽底面粗糙度进行了研究,并提出了改善方法,得到粗糙度为(Ra=1.5 nm)的玻璃底面,有利于制作平整的电极.     

钻头滑动轴承表面织构的激光加工工艺研究

基于仿生表面织构改善摩擦学性能的显著效果,如何将优选润滑减磨性能较好的凹槽型织构合理地布置于牙轮钻头滑动轴承轴颈表面是目前亟待解决的难题之一。本文通过纳秒激光微加工和非接触式三维光学表征方法,开展纳秒激光功率、扫描次数和扫描速度对钻头滑动轴承轴颈表面烧蚀凹槽织构几何尺寸和加工精度影响规律的实验研究,结果表明,纳秒激光烧蚀工况下,凹槽织构深度随激光扫描次数增加逐渐增加,而凹槽宽度基本保持不变;凹槽织构宽度随扫描速度的增加逐渐减小。宽度为478 μm,深度为30 μm凹槽织构初步优选的激光烧蚀参数为:功率35 W,扫面次数3次,扫描速度100 mm/s。该研究为优选凹槽织构布置于牙轮钻头轴承摩擦副表面提供了纳秒激光加工工艺与表征方法,其将推动仿生表面织构纳秒激光微加工技术在钻头滑动轴承减磨抗摩领域的工业化应用。     

飞秒激光制备阵列孔金属微滤膜

选用不锈钢、铜和铝三种金属薄膜作为实验材料,厚度10~50μm.对不锈钢、铜和铝三种金属薄膜进行飞秒激光加工,研究了所形成的微纳米孔直径与飞秒激光加工参数的关系.结果表明,飞秒激光加工的微孔直径随单脉冲能量和脉冲数的平方根的增大而增大.不锈钢薄膜适于飞秒激光制作金属微孔膜,在25μm厚的不锈钢薄膜上制备了大面积阵列微孔,孔直径为2.5~10μm,孔间距为10~50μm.与传统烧结金属微孔过滤膜比较,飞秒激光制备阵列微孔金属膜具有膜孔尺寸均匀一致、直通孔形、膜孔尺寸和间距可控等特点,可获得较高的孔隙率,有利于提高透过水通量.     

微机械加工技术在微传感器中的应用

随着微传感器的广泛应用，微机械加工技术被越来越多地应用于传感器的制造工艺中，从微机械加工技术的关键工艺入手，分别对体微机械加工技术和表面微机械加工技术加以介绍，并介绍了两种分别使用体微机械加工技术和表面微机械加工技术制造的微传感器。     

下世纪初微电子机械系统的发展

介绍了微电子机械系统的四种基本制作技术，即本体微机械加工、表面微机械加工、铸模工艺和晶片键合工艺。重点讨论了实现微系统突破的集成工艺技术。最后简单概述了传感器、执行器和微电子机械系统的发展现状     

微机械加工技术

微机械加工技术是发展微型固态集成传感器,微执行器和微机械构件的一种关键技术,它以硅作为基本材料,集合了精密腐蚀、薄膜生长、硅—绝缘体和硅—硅的键合技术、层间连接技术以及其它集成电路的典型工艺去制造各种三维以硅为基础的微机械和微型器件。本文重点介绍微机械加工的几种关键技术和我们的主要研究结果。     

多孔硅及其在MEMS中的应用

具有不同孔径尺寸和孔隙率的多孔硅在不同的 MEMS中可作为功能结构层和牺牲层。简要介绍了多孔硅的结构和制备方法 ;与体微机械和表面微机械加工技术相比 ,多孔硅技术的优势被详细阐述 ;针对多孔硅材料的性质 ,讨论了多孔硅在不同领域的应用。     

体微加工技术在MEMS中的应用

微机电系统(MEMS)技术的基础是由微电子加工技术发展起来的微结构加工技术，包括表面微加工技术和体微加工技术。其中体微加工技术是微传感器、微执行器制造中最重要的加工技术。该文主要介绍以加工金属、聚合物以及陶瓷为主的LIGA技术，先进硅刻蚀技术(ASE)和石英晶体深槽湿法刻蚀技术。最后给出用LIGA技术和牺牲层技术制作微加速度传感器的例子。     

Multi-layer microstructure fabrication by combining bulk silicon micromachining and UV-LIGA technology

A novel method for fabrication of multi-layer microstructures of microelectro-mechanical system (MEMS) devices is described. This technique, which combines bulk silicon micromachining technique and UV-LIGA technique can overcome some shape limitations of single technique on complex microstructures. To demonstrate this combination, the SU-8 microstructure fabricated in the etched silicon grooves is presented. In this fabrication process, a SU-8 removal method by fuming sulfuric acid was introduced and a novel type of plastics PETG was tried in microhot embossing process. The proposed fabrication process can be applied to fabricating a high-aspect-ratio microstructure for a large displacement actuator and precision sensors. Moreover, this combined process enables the fabrication of more complex structures, which cannot be fabricated by bulk micromachining or UV-LIGA alone.     

脉冲激光微加工技术在MEMS中的应用

介绍了脉冲激光微加工技术及其在微机电系统(MEMS)加工中的应用。脉冲激光微加工技术能够制作出三维微型结构并具有微米／亚微米加工精度，且适用于多种材料，与传统的微细加工技术(光刻、刻蚀、体硅和面硅加工技术等)相比具有其独到之处。阐述了基于激光烧蚀的脉冲激光直接微加工技术、激光-LIGA技术、激光辅助沉积与刻蚀技术以及MEMS的激光辅助操控及装配技术。     

基于椭圆柱形谐振腔的太赫兹窄带带通滤波器的设计

本文设计了具有类椭圆函数非对称响应的太赫兹窄带带通滤波器。滤波器由两个椭圆柱形谐振腔组成,并采用 侧壁激励的方式,中心频率分别在0.88THz 和1.041THz。鉴于传统机械加工工艺已经无法满足该频段滤波器的加工要求, 硅基微机械加工工艺被用来完成两个滤波器的加工工作。使用商用全波电磁仿真软件Ansoft HFSS 仿真,结果显示滤波 器相对带宽分别为0.77%和0.75%。本文设计的滤波器具有结构简单,紧凑,易于加工等优势。文中还对微机械工艺可能 对滤波器性能带来的影响进行了分析。     

水辅助准分子激光微加工硅的实验研究

为了研究脉冲激光在不同介质中的刻蚀特性,采用20ns短脉冲、248nm准分子激光(能量为150mJ~250mJ)分别在水和空气两种介质中对半导体单晶Si片进行微刻蚀实验研究。在实验的基础上,研究了两种介质中准分子激光刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌和刻蚀速率,并对结果进行了对比分析。研究结果表明,水辅助激光微加工时,熔屑易从加工区排出,有助于提高加工的表面质量;同时,水的约束提高了冲击作用,使得刻蚀速率加快。     

微加工准分子激光光束质量评价体系探讨

对在准分子激光微加工配套系统研制开发及微结构加工工艺研究的实际工作中碰到的准分子激光光束质量指标进行了详细分析,采用一整套光束诊断技术对LambdaPhysikLPX305iF型激光器进行测试评价。