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Selective electrochemical etching of cantilever-type soi-mems devices

Nanotechnology and Precision Engineering 2022年第2期5卷 21-26页

作者： Xiuchun Hao Peiling He Xin Li School of Mechanical Engineering Jiangsu University301 Xuefu RoadZhenjiang CityJiangsu ProvinceChina

It is possible to achieve selective electrochemical etching between different materials,such as p-and n-type ***,achieving selective electrochemical etching on two different regions of the same p-type silicon material is a problem that has rarely been ***,a novel selective electrochemical etching technique for cantilever-type silicon-on-insulator(soi)wafer-based microswitches is *** this study,a p-type handle layer was selectively etched,and a p-type device layer was *** was achieved using a circuit with two voltage sources:voltages of−1.2 and 0 V were applied to the handle and device layers,*** was found that the proposed etching process can effectively prevent the in-use sticking of a cantilever-type *** is accomplished by increasing the gap between the device layer and its underlying handle layer and increasing the roughness of these *** technique is applicable to the fabrication of various cantilever-type soi microelectromechanical systems,irrespective of the resistivity of the soi wafer.

关键词： soi-mems selective electrochemical etching cantilever-type switch sticking

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基于电磁激励的soi-mems谐振式加速度计的闭环检测系统(英文)

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纳米技术与精密工程 2012年第4期10卷 322-326页

作者：王军波商艳龙陈德勇史强李光北中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100190

介绍了一种基于电磁激励方式,采用基于绝缘体上硅的微电子机械系统(soi-mems)加工方法制作谐振式加速度计及其闭环控制电路系统.传感器芯片制作采用的是soi材料(10μm+2μm+290μm),利用mems加工工艺制作.当外界z轴方向加速度作用于加... 详细信息

介绍了一种基于电磁激励方式,采用基于绝缘体上硅的微电子机械系统(soi-mems)加工方法制作谐振式加速度计及其闭环控制电路系统.传感器芯片制作采用的是soi材料(10μm+2μm+290μm),利用mems加工工艺制作.当外界z轴方向加速度作用于加速度计时,加速度计的两根"H"型谐振梁因受到弯曲应力而产生谐振频率的漂移,通过检测谐振梁频率的变化标定加速度的大小.电磁激励检测方式有利于加速度计的最终闭环控制.闭环电路控制系统主要由增益放大部分、自动增益控制(AGC)电路缓冲系统和移相器组成.测试结果显示,当有1g重力加速度作用于加速度计,闭环电路可稳定输出检测正弦频率信号58.958 kHz,与开环扫频结果一致.加速度计的"H"型谐振梁空气中检测Q值约为400,灵敏度可达584 Hz/g.

关键词：闭环控制 soi-mems 谐振式加速度计电磁激励

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基于soi-mems技术的双稳态结构残余应力研究

基于SOI-MEMS技术的双稳态结构残余应力研究

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作者：王丹西安电子科技大学

学位级别：硕士

mems器件的可靠性是器件设计、制备和性能评价中的一个重要问题,而在所有可控的因素中,残余应力是直接影响器件性能的主要因素。soi-mems器件中的残余应力本质上改变了器件的性能,降低了器件的可靠性和成品率。因此,本文针对soimems双... 详细信息

mems器件的可靠性是器件设计、制备和性能评价中的一个重要问题,而在所有可控的因素中,残余应力是直接影响器件性能的主要因素。soi-mems器件中的残余应力本质上改变了器件的性能,降低了器件的可靠性和成品率。因此,本文针对soimems双稳态结构中的残余应力问题,提出了一种表征soi晶圆结构内部残余应力的方法,并分析了由工作温度引起的热应力。论文主要的工作如下:（1）阐述了soi-mems双稳态结构中残余应力研究的背景和意义,概述了soimems器件中的残余应力来源及国内外相关研究进展;同时介绍了mems双稳态惯性开关结构以及它的工作原理,分析了soi-mems双稳态结构的力学性能,确定了双稳态结构对开关结构功能实现的核心作用。（2）对soi晶圆结构中残余应力的产生机理进行了深入分析并建立了力学理论模型。通过对制备soi晶圆的硅片直接键合技术进行研究,确定了soi结构中残余应力的产生机理以及分布状态;之后对悬臂梁结构和固支梁结构的力学变形进行详细分析,建立了soi晶圆结构内部残余应力的力学理论模型;最后分析了多种残余应力的表征方法,设计出一种更适用于表征soi晶圆结构内部残余应力的方法。（3）对soi晶圆结构中的残余应力进行了实验测试。设计并制备了测试样品,利用激光扫描共聚焦显微镜测试被测样品的3D形貌,获得了两组被测样本的偏转挠度,结合建立的力学模型表征出soi晶圆结构内部的残余应力值,并验证了本文设计的残余应力表征方法的准确性与可行性;之后通过数值仿真分析,发现双稳态梁结构在残余应力的作用下倾角变小,稳态跳转所需要的阈值力增大。（4）对soi-mems双稳态结构在工作温度区间内的力学性能进行了研究。利用有限元数值仿真双稳态结构在-40℃～80℃的工作温度区间内产生的热应力,分析了热应力对双稳态梁结构力学性能的影响,研究结果表明梁结构的倾角对工作温度的变化比较敏感,同时由于热应力的存在,梁结构稳态切换所需要的阈值力会增大。本文采用力学理论建模和实验测试验证方法,分析和研究soi晶圆结构内部的残余应力,探究了残余应力和热应力对soi-mems双稳态结构力学性能的影响,为后续完成soi-mems双稳态结构的设计、优化提供了理论参考和数据支持。

关键词： soi-mems 双稳态结构残余应力热应力

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