基于干法刻蚀技术的氮化镓MEMS加工工艺(英文)

氮化镓(GaN)材料已成功应用于光电子器件、高频功率器件等领域.近年来,由于GaN优异的材料特性,例如机械、热、化学稳定性以及生物兼容性等,使基于GaN的微机电系统(MEMS)得到了学术界的广泛关注.针对氮化镓MEMS结构的有效的图形化及释放技术是工艺研究的重点.设计、采用了一种全干法刻蚀技术,实现了(111)晶向硅衬底上的氮化镓基MEMS微结构的加工制造.利用提出的工艺方案,实现了多种悬浮GaN微结构的加工与测试表征实验.通过电子扫描显微镜(SEM)和光学轮廓仪进行了基本形貌表征;利用微拉曼光谱实验进行了加工结构的残余应力表征.     

用深反应离子刻蚀和介质填充技术制造具有高深宽比的超深电隔离槽

提出了一种利用深反应离子刻蚀(DRIE)和电介质填充方法来制造具有高深宽比的深电学隔离槽的新型技术.还详细讨论了DRIE刻蚀参数与深槽侧壁形状之间的关系,并作了理论上的阐述.采用经过参数优化的DRIE刻蚀深硅槽,并用反应离子刻蚀(RIE)对深槽开口形状进行修正,制造了具有理想侧壁形状的深槽,利于介质的完全填充,避免产生空洞.电隔离槽宽5μm,深92μm,侧壁上有0.5μm厚的氧化层作为电隔离材料.I-V测试结果表明该隔离结构具有很好的电绝缘特性:0～100V偏压范围内,电阻大于1011Ω,击穿电压大于100V.电隔离深槽被首次应用于体硅集成微机械陀螺仪上的微机械结构与电路之间的电气隔离与机械连接,该陀螺的性能得到了显著提高.     

CMOS-MEMS体硅陀螺的系统仿真

体硅MEMS和CMOS电路的单片集成技术是提高传感器性能的有效途径,但是集成技术会对陀螺的设计和CMOS电路的设计提出更高的要求。本文通过建立CMOS-MEMS体硅陀螺的等效电学模型,实现了对CMOS-MEMS体硅陀螺的系统级仿真。通过系统仿真,陀螺的结构部分、电路部分、集成产生的寄生效应以及工艺误差得到了有效的分析,从而能够了解它们相互之间的影响,更好的指导CMOS-MEMS体硅集成器件的设计。     

浅析山区农村公路水毁的原因及防治措施

随着公路建设步伐的加快,我县山区农村公路建设也正以前所未有的快速发展。这为山区人民脱贫致富,早日进入小康生活水平提供了良好的基础条件。但是,山区公路易遭受水毁,每年雨季期,山水汇集直冲路基,轻则影响公路通行,重则中断交通,直接危机公路行车安全,并且给当地交通部门造成重大经济损失。我区地处黄土高原中西北部地区,山岭重丘纵坡较大,地形破碎,沟壑纵横,弯多又急,受地形、地势所限,沿溪线是山区公路路线走向的最好选择。加之交通量的日益增加,道路等级初步改善和提高,以线形为主涵洞为辅已是公路建设的必然趋势。农村公路大部分地处山岭重丘区,随着村村通沥青水泥路及六盘山片区区域发展的实施,尽管设置必要的防护措施,公路及桥涵的水毁还是不断地发生。一到汛期公路常会出现水毁情况,对交通和行车行人安全都有不同程度的影响。本文就主要分析山区农村公路水毁的原因以及防治措施。     

硅在KOH中各向异性腐蚀的物理模型

针对硅在KOH中的各向异性腐蚀提出了一个新的物理模型.此模型从微观角度出发,根据实际的腐蚀化学反应过程确定了若干微观状态,提出了反映腐蚀特性的若干微观参数.将腐蚀温度、浓度等对腐蚀速率的影响也反映了进去.计算结果与实验结果进行了对比,表明此模型在解释硅在KOH中各向异性腐蚀特性等方面具有一定的合理性.     

反应离子深刻蚀中硅/玻璃结构footing效应的实验研究

针对反应离子深刻蚀中硅/玻璃键合结构的footing效应问题,用实验方法进行了研究.通过2～4和0.01～0.03Ω·cm两种不同电导率的硅结构过刻蚀的对比,以及对50,20和5μm三组不同间隙高度的器件结构过刻蚀的对比,揭示了单晶硅结构的电导率及器件结构和玻璃衬底间隙高度对footing效应的影响.实验结果显示电导率为2～4Ω·cm的硅结构比电导率为0.01～0.03Ω·cm的硅结构footing效应严重;硅结构和玻璃衬底的间隙为5μm的比间隙为20和50μm的footing效应严重, 对这一现象的理论分析认为,被刻蚀的硅的电导率越高, 硅结构与玻璃衬底的间隙越大,footing效应越不明显.本文中不同电导率和不同间隙高度的实验对比结果可以为硅微传感器材料类型的选取和器件的优化设计提供参考.     

硅在KOH中各向异性腐蚀的物理模型

针对硅在KOH中的各向异性腐蚀提出了一个新的物理模型.此模型从微观角度出发,根据实际的腐蚀化学反应过程确定了若干微观状态,提出了反映腐蚀特性的若干微观参数.将腐蚀温度、浓度等对腐蚀速率的影响也反映了进去.计算结果与实验结果进行了对比,表明此模型在解释硅在KOH中各向异性腐蚀特性等方面具有一定的合理性.     

基于LabVIEW的微机械陀螺自动测试系统开发

为了快速评估微机械陀螺的性能参数,结合NI PXI 4461数据采集卡,用LabVIEW软件实现了陀螺信号处理算法和若干关键指标测试功能,包括陀螺扫频测试、闭环驱动控制测试、标度因数和零偏等相关性能测试.实验结果表明,该自动测试系统借助LabVIEW强大的信号处理功能以及灵活的在线调试大大地提高了陀螺芯片测试与筛选的效...     

一种新型静电驱动的单轴扭转微镜

基于MEMS技术的微镜在投影显示、光学扫描和光通信等领域中都具有重要的应用价值.本文提出了一种新型的静电驱动的单轴扭转微镜,这种MEMS微镜采用标准体硅工艺和绝缘连接工艺制成.由于驱动力作用线和扭转中心之间存在一定的距离,使得微镜在梳齿驱动器的横向静电力驱动下,发生一定角度的扭转.测试中发现了微镜初步设计中的薄弱环节,经过改进后可望进一步改善微镜的性能.     

微机械陀螺振动失效机理及可靠性设计研究

高加速极限试验可快速暴露MEMS陀螺的缺陷和薄弱环节,针对复合环境应力试验的陀螺失效品,开展了详细的失效定位和机理分析,推导了引线的振动响应特性和固有模态,并提出了引线的抗振设计方法。仿真和实验结果表明,引线固有频率的理论推导模型比较精确,通过缩短引线长度可有效提高引线的固有频率和降低振动应力,从而增强其抗振能力。优化设计后陀螺可耐受频率为0~10 kHz、总均方根为30 gn的加速度随机振动。