高深宽比梳齿结构刻蚀工艺

1

作者 康建波 商庆杰 宋洁晶 《微纳电子技术》 2025年第1期137-143,共7页

梳齿结构刻蚀是制备电容加速度计芯片的重要工序步骤。在梳齿结构刻蚀过程中,采用快速切换阀代替质量流量控制器(MFC)开关气体解决了梳齿侧壁弯曲问题;将Bosch工艺中物理轰击步骤和化学刻蚀步骤移到沉积步骤之前解决了梳齿顶部损伤问题... 梳齿结构刻蚀是制备电容加速度计芯片的重要工序步骤。在梳齿结构刻蚀过程中,采用快速切换阀代替质量流量控制器(MFC)开关气体解决了梳齿侧壁弯曲问题;将Bosch工艺中物理轰击步骤和化学刻蚀步骤移到沉积步骤之前解决了梳齿顶部损伤问题;研究了沉积时间、物理轰击偏置电极功率、化学刻蚀压力与刻蚀选择比的关系。实验结果表明:增加化学刻蚀压力能够显著提升刻蚀选择比,但齿间隙也会随着化学刻蚀压力的增加而展宽,优化后的Bosch工艺配方为沉积时间1.3 s,物理轰击偏置电极功率70 W,化学刻蚀压力60 mTorr(1 mTorr≈0.133 Pa)。制备的梳齿结构齿间隙宽度3.19μm,深度86.3μm,侧壁倾角89.9°,侧壁粗糙度79 nm,深宽比达到27∶1,刻蚀选择比达到32∶1,并成功应用于电容加速度计芯片生产。 展开更多

关键词 梳齿结构 电容加速度计 Bosch工艺 选择比 深宽比 侧壁倾角

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新型隧穿磁强计结构-多梳齿结构 被引量：1

2

作者 张海昌 汤学华 胡晓莉 《机械工程师》 2009年第11期13-15,共3页

水平式隧穿磁强计在应用中,直梁所受的最大应力超出其许用应力出现直梁断裂的现象,同时由于所需驱动电压较高,限制了磁强计的应用范围。文中优先考虑梁内部应力对隧穿磁强计直梁尺寸进行设计,并改变其结构,采用新型的隧穿磁强计结构多... 水平式隧穿磁强计在应用中,直梁所受的最大应力超出其许用应力出现直梁断裂的现象,同时由于所需驱动电压较高,限制了磁强计的应用范围。文中优先考虑梁内部应力对隧穿磁强计直梁尺寸进行设计,并改变其结构,采用新型的隧穿磁强计结构多梳齿结构,然后采用Ansys验证了改进后结构的正确性,同时对驱动电压和理论灵敏度进行了计算。研究结果表明:在保证直梁正常工作的前提下该设计可将磁强计所需的驱动电压降低到16.5V、在文中设计宽度下灵敏度较原宽度提高了1.35倍。 展开更多

关键词 隧穿磁强计 许用应力 多梳齿结构 驱动电压 灵敏度

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梳齿式静电微驱动器稳定性分析与结构优化 被引量：1

3

作者 单体强 齐杏林 +1 位作者 周晓东 范志锋 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第7期449-455,472,共8页

针对典型梳齿式静电微驱动器驱动稳定性差的问题,建立微驱动器驱动稳定性分析模型,系统分析微驱动器驱动稳定性随其各结构参数的变化关系,提出基于稳定性因子的微驱动器驱动稳定性评估方法。提出弹性支撑机构外置方案,建立弹性梁非线性... 针对典型梳齿式静电微驱动器驱动稳定性差的问题,建立微驱动器驱动稳定性分析模型,系统分析微驱动器驱动稳定性随其各结构参数的变化关系,提出基于稳定性因子的微驱动器驱动稳定性评估方法。提出弹性支撑机构外置方案,建立弹性梁非线性特征模型,基于模型分析结果设计预弯弹性梁结构,建立基于梳齿结构参数的静电力模型,研究不同梳齿结构对驱动器驱动稳定性的影响。研究结果表明,弹性支撑机构外置、预弯弹性梁结构以及线性交叠梳齿结构能够有效提高梳齿微驱动器大位移输出的驱动稳定性。 展开更多

关键词 静电微驱动器 稳定性 弹性支撑机构 梳齿结构 静电力模型

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三维微型梳齿的静电结构耦合特性研究

4

作者 朱毅 郭丹 《润滑与密封》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期58-60,63,共4页

为了解微机电系统中,静电结构耦合作用对微梳齿结构性能发挥的复杂作用,对三维微梳齿驱动器的静电结构耦合特性进行了研究,用有限元方法仿真和分析了耦合作用在3个方向上对梳齿结构静电力或位移的影响。结果显示出3个方向的耦合作用都... 为了解微机电系统中,静电结构耦合作用对微梳齿结构性能发挥的复杂作用,对三维微梳齿驱动器的静电结构耦合特性进行了研究,用有限元方法仿真和分析了耦合作用在3个方向上对梳齿结构静电力或位移的影响。结果显示出3个方向的耦合作用都随着电压增大而增大,不同方向耦合作用对静电力和位移的影响不同,其中x方向上的作用最为显著,考虑梳齿在不同情况下的耦合作用对梳齿结构的设计、驱动电压的选择等有指导意义。 展开更多

关键词 微梳齿结构 静电结构耦合 有限元法

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静电梳齿驱动结构的稳定性分析 被引量：7

5

作者 张峰 苑伟政 +2 位作者 常洪龙 丁继亮 谢建兵 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1122-1125,共4页

静电梳齿驱动结构的最大驱动位移主要受限于其侧向不稳定性,即当驱动电压接近吸合电压时,静电梳齿驱动结构的活动梳齿与固定梳齿发生吸合,导致静电梳齿驱动器失效。建立典型静电梳齿驱动结构的稳定性分析模型,研究梳齿驱动结构稳定性的... 静电梳齿驱动结构的最大驱动位移主要受限于其侧向不稳定性,即当驱动电压接近吸合电压时,静电梳齿驱动结构的活动梳齿与固定梳齿发生吸合,导致静电梳齿驱动器失效。建立典型静电梳齿驱动结构的稳定性分析模型,研究梳齿驱动结构稳定性的影响因素,并进行理论分析、仿真分析和实验验证。结果表明:支撑梁结构的纵/横刚度比是影响静电梳齿驱动结构稳定性的关键因素,其比值越大,静电梳齿驱动结构的稳定性越好。 展开更多

关键词 静电梳齿驱动结构 稳定性 侧向吸合 刚度

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基于梳齿式电容加速度计的深硅刻蚀 被引量：8

6

作者 任子明 白冰 +1 位作者 王任鑫 张国军 《微纳电子技术》 北大核心 2017年第9期633-638,共6页

梳齿式电容加速度计对梳齿的形貌有很高的要求,如需要梳齿侧壁具有良好的垂直度和粗糙度等。利用深硅刻蚀机对梳齿结构进行加工需要对刻蚀参数进行分析和调整。以SF_6和C_4F_8为刻蚀气体,设定深硅刻蚀中极板功率、腔室压力、刻蚀/钝化... 梳齿式电容加速度计对梳齿的形貌有很高的要求,如需要梳齿侧壁具有良好的垂直度和粗糙度等。利用深硅刻蚀机对梳齿结构进行加工需要对刻蚀参数进行分析和调整。以SF_6和C_4F_8为刻蚀气体,设定深硅刻蚀中极板功率、腔室压力、刻蚀/钝化周期、气体流量等工艺参数,着重研究了刻蚀速率、垂直度、粗糙度、光刻胶选择比、均匀性等直接影响刻蚀形貌的几项因素,得到了宽5.3μm、深50μm的沟槽结构,且垂直度为89.5°,侧壁凸起高度为83.69 nm,而预期目标为垂直度90°±2°,侧壁凸起高度小于120 nm,故结果符合要求。最终将调整好的工艺用于刻蚀SOI片上的梳齿结构,得到了良好的形貌。 展开更多

关键词 深硅刻蚀 梳齿结构 刻蚀速率 垂直度 选择比 均匀性

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梳齿式结构电容式加速度传感器设计

7

作者 周文萌 《科技创新与应用》 2017年第12期84-84,共1页

选择梳齿式差分电容结构对电容式加速度传感器进行设计,阐述其优势和原理,并选用相匹配的传输电路,同时根据数据曲线对敏感质量块和挠性梁结构参数的选择提供参照。

关键词 电容式加速度传感器 梳齿式差分结构 MEMS

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微梳齿驱动性能的耦合仿真研究 被引量：2

8

作者 朱毅 郭丹 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期206-211,共6页

建立了考虑耦合作用的微梳齿驱动器仿真模型,研究了结构变化对梳齿的驱动性能的影响,并分析了结构基板及斜齿误差和偏移误差对结构驱动效果的影响。结果表明:基板造成的悬浮减小了驱动效果,驱动性能由于斜齿误差的存在而降低,偏移误差... 建立了考虑耦合作用的微梳齿驱动器仿真模型,研究了结构变化对梳齿的驱动性能的影响,并分析了结构基板及斜齿误差和偏移误差对结构驱动效果的影响。结果表明:基板造成的悬浮减小了驱动效果,驱动性能由于斜齿误差的存在而降低,偏移误差造成结构的横向不稳定。 展开更多

关键词 微梳齿结构 机电耦合 误差 驱动性能 有限元

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梳齿式二维微纳传感器的物理设计 被引量：1

9

作者 王澍沁 王弼陡 +2 位作者 吕丹辉 杨维 孙海旋 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期857-862,共6页

在MEMS技术的基础上,设计了一种梳齿式二维微纳传感器的芯片结构。通过应用硅基力敏感结构,实现了将微弱不可测力学信号转换为可测电信号;建立有限元模型,分析计算了微力传感器的结构和电学特性,得到了力学信号与电学信号的对应关系;对... 在MEMS技术的基础上,设计了一种梳齿式二维微纳传感器的芯片结构。通过应用硅基力敏感结构,实现了将微弱不可测力学信号转换为可测电信号;建立有限元模型,分析计算了微力传感器的结构和电学特性,得到了力学信号与电学信号的对应关系;对模型进行了模态分析和谐响应分析,验证了结构的固有频率和谐响应频率远离系统的工作驱动频率,保证了芯片的工作稳定性和测量精度。仿真分析结果表明,微力传感器芯片的力和力矩的分辨率分别达到2.85μN和0.0382μN·m,信号转换线性度分别达到0.999 6、0.999 9。模态固有频率(第一阶、第二阶)和谐响应频率分别为783.28 Hz、1 294.3 Hz和770 Hz,均满足性能指标要求。 展开更多

关键词 微电子机械系统(MEMS) 力传感器 二维 梳齿结构 物理设计

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用于硅基氮化镓可调微镜的静电梳齿型微驱动器设计

10

作者 刘昕 王永进 胡芳仁 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第1期95-97,104,共4页

提出并设计了一种用于硅基氮化镓(Ga N)可调微镜的静电梳齿型微驱动器。利用有限元软件建立了该器件的几何结构模型,对器件的结构进行了仿真优化。此外,采用微机电系统(MEMS)加工工艺,制作出了用于硅基氮化镓可调微镜的梳齿型微驱动器,... 提出并设计了一种用于硅基氮化镓(Ga N)可调微镜的静电梳齿型微驱动器。利用有限元软件建立了该器件的几何结构模型,对器件的结构进行了仿真优化。此外,采用微机电系统(MEMS)加工工艺,制作出了用于硅基氮化镓可调微镜的梳齿型微驱动器,并对其驱动特性进行测试。测试结果表明:所制作的微驱动器的位移随着电压的变化呈二次方关系,与仿真结果基本一致。当加载驱动电压为200 V时,微驱动器的驱动位移可达到1.08μm。 展开更多

关键词 微驱动器 静电梳齿结构 氮化镓材料 可调微镜

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梳齿式静电微驱动器的边缘效应影响分析

11

作者 单体强 齐杏林 +1 位作者 崔亮 周晓东 《微电子学》 CSCD 北大核心 2017年第6期856-860,共5页

针对梳齿式静电微驱动器横向静电力的边缘效应问题,采用基于保角变换的修正公式和有限元法分别进行建模分析。采用修正公式虽然可以减小分析误差,但不能准确捕获边缘效应对驱动器驱动性能的动态影响过程,而有限元法能够准确捕获横向静... 针对梳齿式静电微驱动器横向静电力的边缘效应问题,采用基于保角变换的修正公式和有限元法分别进行建模分析。采用修正公式虽然可以减小分析误差,但不能准确捕获边缘效应对驱动器驱动性能的动态影响过程,而有限元法能够准确捕获横向静电力受边缘效应影响而发生突变的过程。通过有限元法分析得出,驱动器的结构参数及其工艺误差均对横向静电力的边缘效应有影响,而驱动电压对边缘效应的影响可以忽略;当梳齿接近完全交叠时,边缘效应的影响显著,驱动器驱动性能具有明显的非线性特征。 展开更多

关键词 静电微驱动器 边缘效应 梳齿结构 静电力 非线性

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多注集成阵列梳齿型行波管模拟与冷测研究

12

作者 高鸾凤 胡玉禄 +3 位作者 朱小芳 胡权 李建清 李斌 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期347-352,共6页

多电子注集成实现微波放大是毫米波行波管获得大功率微波的一种实用化途径,研究了一种多注集成阵列梳齿型慢波结构(MCW)。该慢波结构具有天然的电子注通道,同时耦合阻抗明显高于单注的梳齿型慢波结构(DCW)。为了验证该特性,使用Ka波段... 多电子注集成实现微波放大是毫米波行波管获得大功率微波的一种实用化途径,研究了一种多注集成阵列梳齿型慢波结构(MCW)。该慢波结构具有天然的电子注通道,同时耦合阻抗明显高于单注的梳齿型慢波结构(DCW)。为了验证该特性,使用Ka波段三注集成阵列梳齿型互作用回路进行了仿真和实验研究。互作用电路的材料选取高电导率无氧铜,通过CNC铣削的工艺进行加工。冷测实验发现仿真和测试的结果具有很好的一致性,且在32~39 GHz的带宽内,S11小于-15 dB。在仿真软件CST PIC工作室中,50个周期的慢波结构与三个电子注(每个电子注的电压为12.9kV,电流为67mA)进行注波互作用模拟仿真。仿真表明,MCW在32~36 GHz的带宽内比DCW具有更高的输出功率,增益和电子效率。该器件的最大输出功率约为132.8 W,相应的电子效率为5.12%,增益为41.2 dB,大于DCW的1.2%和25 dB。MCW行波管的高功率和高效率特性,使其在基于点对多点传输的毫米波无线系统中具有潜在的应用价值。 展开更多

关键词 多注 多注阵列梳齿型慢波结构(MCW) 微加工 行波管

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基于二维模型的静电梳状结构平稳性分析

13

作者 黄霞 戴玉堂 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2006年第4期197-200,共4页

微静电驱动器作为MEMS中一个重要的功能实现器,是当前MEMS中研究的热点。文章基于二维模型结合垂直平移刚度及转动刚度两方面综合考虑,对静电微驱动结构单元的面不平稳性及最大静态位移进行了研究分析。其最大静态位移与叉指间距,初始... 微静电驱动器作为MEMS中一个重要的功能实现器,是当前MEMS中研究的热点。文章基于二维模型结合垂直平移刚度及转动刚度两方面综合考虑,对静电微驱动结构单元的面不平稳性及最大静态位移进行了研究分析。其最大静态位移与叉指间距,初始重叠长度以及弹性系数比有关,分析了理论结果并通过FEM进行验证。 展开更多

关键词 MEMS 梳齿驱动结构 平稳性分析 大位移

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电容式加速度计的表头结构设计与分析 被引量：2

14

作者 党丽辉 胡雪梅 《昆明冶金高等专科学校学报》 CAS 2007年第5期29-32,共4页

MEMS电容式加速度计具有灵敏度高、噪音低、漂移小、功耗低、结构简单等优点,有着广泛的应用前景。综合比较了电容式加速度计的三种常见结构的各自特点,指出了定齿偏置结构的梳齿式微机械加速度计的优点,并以该结构为分析对象,从加速度... MEMS电容式加速度计具有灵敏度高、噪音低、漂移小、功耗低、结构简单等优点,有着广泛的应用前景。综合比较了电容式加速度计的三种常见结构的各自特点,指出了定齿偏置结构的梳齿式微机械加速度计的优点,并以该结构为分析对象,从加速度计的量程、稳定性、灵敏度等性能分析比较了多种结构梁,得出折叠梁的综合性能最好的结论,最后通过分析计算出了折叠梁在检测方向的刚度。 展开更多

关键词 电容式加速度计 结构设计 定齿偏置梳齿结构

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微机械电容式加速度计结构设计分析

15

作者 胡雪梅 殷鸿 《传感器世界》 2006年第8期17-21,共5页

微机械电容式加速度计的基本参数如固有频率、非线性度、分辨率等首先取决于其本身的结构,因此加速度计结构的设计选取至关重要。本文首先综合比较了微机械电容式加速度计的三种常见结构三明治摆式、翘翘板摆式和梳齿式的各自特点,指出... 微机械电容式加速度计的基本参数如固有频率、非线性度、分辨率等首先取决于其本身的结构,因此加速度计结构的设计选取至关重要。本文首先综合比较了微机械电容式加速度计的三种常见结构三明治摆式、翘翘板摆式和梳齿式的各自特点,指出了定齿偏置结构的梳齿式微机械加速度计的优点。并以该结构为分析对象,从加速度计的分辨率、量程、稳定性、灵敏度等性能分析比较了多种结构梁,提出了折叠梁的综合性能最好,最后通过分析计算出了折叠梁在检测方向的刚度。 展开更多

关键词 微机械电容式加速度计 结构设计 定齿偏置梳齿结构 折叠梁

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基于MEMS的微位移传感器及其应用研究 被引量：9

16

作者 孙凤鸣 傅星 +2 位作者 朱振宇 高赛 张超 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期293-296,共4页

对一种基于MEMS技术的探针进行开发,以实现微纳米尺度下的几何量测量。该探针是静电梳齿型结构,含有定齿和连接有主梁的动齿。主梁顶端的探针能够感知样品表面形貌而引起梳齿间位移,梳齿间位移能够带来梳齿间电容的变化。设计了测头的... 对一种基于MEMS技术的探针进行开发,以实现微纳米尺度下的几何量测量。该探针是静电梳齿型结构,含有定齿和连接有主梁的动齿。主梁顶端的探针能够感知样品表面形貌而引起梳齿间位移,梳齿间位移能够带来梳齿间电容的变化。设计了测头的电容信号检测电路。搭建测试系统,利用该系统进行进针实验,标定测头的灵敏度为0.43 mV/nm,实验表明测头的非线性误差小于0.22%。利用该测头作为SPM测头,搭建小型SPM系统,对108 nm台阶高度的光栅结构进行了扫描。 展开更多

关键词 MEMS位移传感器 静电梳齿结构 微扫描探针测头 SPM应用

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MEMS光开关阵列的设计与应用 被引量：2

17

作者 赵磊 王小齐 +3 位作者 李晶娣 赵振海 柳华勃 马优恒 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期452-455,共4页

针对如何缩短防空导弹系统反应时间的问题,设计了一种MEMS(micro electro mechanical system,微机电系统)光开关阵列,用于控制防空导弹系统各分系统模块之间的信号传输。该光开关阵列由8组双层静电梳齿结构的光开关组成,每组光开关均控... 针对如何缩短防空导弹系统反应时间的问题,设计了一种MEMS(micro electro mechanical system,微机电系统)光开关阵列,用于控制防空导弹系统各分系统模块之间的信号传输。该光开关阵列由8组双层静电梳齿结构的光开关组成,每组光开关均控制一个防空导弹系统子模块的通断。根据拉格朗日-麦克斯韦方程,建立系统的机电动力学模型,确定质量、弹性系数、电容、气膜阻尼等主要参数。仿真结果表明:MEMS光开关的响应时间为0.627ms,稳态位移为4.724μm,最大位移为6.801μm,将相同阶段的反应时间缩短为原先的1/4。由此可以得出结论:MEMS光开关阵列不仅缩短了防空导弹系统的反应时间,而且保证了系统的稳定性。 展开更多

关键词 防空导弹系统 反应时间 MEMS光开关阵列 双层静电梳齿结构 气膜阻尼

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MEMS电容式加速度计的动态特性分析 被引量：5

18

作者 徐淑静 杨拥军 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2011年第5期321-325,332,共6页

针对梳齿电容形式的微机械加速度计,对其工作原理和动态性能进行了分析。该微结构的质量块由4个折叠梁支撑,采用梳齿结构形成差分检测电容用于检测质量块的位移。通过理论推导得到了结构的质量、刚度和阻尼的计算公式。组成梳齿结构的... 针对梳齿电容形式的微机械加速度计,对其工作原理和动态性能进行了分析。该微结构的质量块由4个折叠梁支撑,采用梳齿结构形成差分检测电容用于检测质量块的位移。通过理论推导得到了结构的质量、刚度和阻尼的计算公式。组成梳齿结构的两平行极板间的气体在极板运动时产生两种作用力:阻尼力和弹性力,运动频率较低时阻尼力为主要表现形式,高频时弹性力则占主要因素。针对一组特定的结构参数,对气体压强分别为100Pa和0.1MPa时微机械加速度计的频率响应特性进行了分析,当气体压强太小时,会造成系统带宽的降低,而当气体压强较高时,系统的动态特性表现良好,并在电容极板间隙约为3μm时,系统的动态特性达到最优。 展开更多

关键词 微电子机械系统(MEMS) 加速度计 梳齿结构 动态特性 压膜阻尼

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木材存储立体仓库设计及存取模式研究 被引量：1

19

作者 郭秀荣 郑立文 杜丹丰 《林产工业》 北大核心 2023年第2期52-56,共5页

为节约木材存放空间,提高木材的存放效率,设计了一种可供不同种类木材存放的立体仓库。简述了木材存放流程,搭建了木材存储立体仓库样机模型。分析了木材立体仓库存取木材的方式,并建立了立体仓库连续存放木材的数学模型,以立体仓库存... 为节约木材存放空间,提高木材的存放效率,设计了一种可供不同种类木材存放的立体仓库。简述了木材存放流程,搭建了木材存储立体仓库样机模型。分析了木材立体仓库存取木材的方式,并建立了立体仓库连续存放木材的数学模型,以立体仓库存放和取出木材总耗时为目标函数,对立体仓库在不同模式下存取木材消耗的平均时长进行比较研究,最终确定原地等待模式为最优存取模式。 展开更多

关键词 木材立体仓库 梳齿结构 存取模式 存取时间 数学模型

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一种新型解耦硅微机械陀螺的设计 被引量：1

20

作者 张燕燕 侯朝焕 《微纳电子技术》 CAS 2008年第2期100-103,共4页

提出了一种新型静电驱动微机械陀螺结构,采用两组对称的梳齿结构作为驱动电极,同时采用中央质量块栅格和与驱动电极相同的梳齿两种结构检测感应模态的振动,每种结构设计两组独立的检测电极,分别采用差分方式进行检测,有效提高了陀螺的... 提出了一种新型静电驱动微机械陀螺结构,采用两组对称的梳齿结构作为驱动电极,同时采用中央质量块栅格和与驱动电极相同的梳齿两种结构检测感应模态的振动,每种结构设计两组独立的检测电极,分别采用差分方式进行检测,有效提高了陀螺的灵敏度。该陀螺结构的驱动模态和感应模态振动相互解耦,振动特性相似,固有频率、阻尼系数和品质因数等参数接近。采用有限元法分析了该结构的参数和特性,介绍了结构的制作流程。该结构谐振频率高、阻尼系数小,可达到较高的测量分辨率和准确率。 展开更多

关键词 微机械陀螺 解耦 有限元法 栅状电极 梳齿结构

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