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中国微米纳米技术学会第十一届学术年会

作者：刘翔皋华敏李铁周萍王跃林传感技术联合国家重点实验室微系统技术国家实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 中国科学院研究生院，北京，100039 传感技术联合国家重点实验室微系统技术国家实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

微全分析系统(μTAS)或芯片实验室(LOC)具有微型化、自动化、集成化与便携化的特点，近年来发展迅速，在生物检测、医疗诊断等方面显现出良好的应用前景。在这些系统中，精确操控微液体是最关键的部分。数字微流控芯片相对连续微流控芯... 详细信息

微全分析系统(μTAS)或芯片实验室(LOC)具有微型化、自动化、集成化与便携化的特点，近年来发展迅速，在生物检测、医疗诊断等方面显现出良好的应用前景。在这些系统中，精确操控微液体是最关键的部分。数字微流控芯片相对连续微流控芯片而言，没有可动部件，不需要复杂的微泵微阀结构和控制，成为当前研究的热点。本文基于静电力的驱动原理，只需单层控制电极，工艺简单，通过优化结构，采用高介电常数介质层和减少介质层厚度，大大降低了液滴驱动电压。

关键词：微全分析系统数字微流控芯片静电力驱动

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硅基集成式微型平面纳米级定位平台控制

硅基集成式微型平面纳米级定位平台控制

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第11届全国敏感元件与传感器学术会议

作者：王家畴李昕欣孙立宁中科院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 中科院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

为了解决纳米级定位平台小型化、低能耗、定位精度高的问题,基于结构、驱动和检测一体化的设计理念,研制出了一种硅基片上集成式微型平面纳米级XY定位平台,在建立定位平台数学模型基础上,利用Matlab分析软件对定位平台开环和闭环控制特... 详细信息

为了解决纳米级定位平台小型化、低能耗、定位精度高的问题,基于结构、驱动和检测一体化的设计理念,研制出了一种硅基片上集成式微型平面纳米级XY定位平台,在建立定位平台数学模型基础上,利用Matlab分析软件对定位平台开环和闭环控制特性进行了比较和仿真分析。在实际控制中,针对硅微机械加工的MEMS器件难以获取精确数学模型的不足,将单神经元算法和传统PID控制算法相结合,设计了具有自动识别被控过程参数并对控制参数进行实时自校正的单神经元自适应PID控制器,依靠平台自身集成的位移传感器实现了定位平台的位置闭环控制,实验结果表明：单神经元自适应PID控制器不仅具有结构简单、鲁棒性好等特点而且能够有效地弥补硅基定位平台由于微机械加工限制造成的机构方面不足,定位平台的动态和稳态性能良好,最大工作行程±10μm,稳定时间小于2.5ms,重复定位精度优于24.9nm。

关键词： MEMS器件硅基片集成式定位平台位移传感器闭环控制开环控制自适应PID控制

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一种圆片级硅三层键合的三明治加速度传感器

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传感技术学报 2008年第2期21卷 230-232页

作者：徐玮鹤林友玲车录锋李玉芳熊斌王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室

提出了一种利用体微机械加工技术制作的硅三层键合电容式加速度传感器。采用硅各向异性腐蚀和深反应离子刻蚀技术实现中间梁-质量块结构的制作,通过玻璃软化键合方法完成上、下电极的键合。在完成整体结构圆片级真空封装的同时通过引线... 详细信息

提出了一种利用体微机械加工技术制作的硅三层键合电容式加速度传感器。采用硅各向异性腐蚀和深反应离子刻蚀技术实现中间梁-质量块结构的制作,通过玻璃软化键合方法完成上、下电极的键合。在完成整体结构圆片级真空封装的同时通过引线腔结构方便地实现了中间电极的引线。传感器芯片大小为6.8mm×5.6mm×1.26mm,其中敏感质量块尺寸为3.2mm×3.2mm×0.42mm。对封装的传感器性能进行了初步测试,结果表明制作的传感器灵敏度约4.15pF/g,品质因子为56,谐振频率为774Hz。

关键词：电容式加速度传感器硅硅键合圆片级真空封装

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基于PI衬底的柔性MEMS电容式触觉力传感器设计与制作

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传感技术学报 2008年第2期21卷 280-283页

作者：肖素艳车录锋李昕欣王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室

论述了一种可应用于机器人或医学修补技术的触觉传感器及其在旋涂的柔性聚酰亚胺衬底的新制作方法。该传感器是由多层无机和有机薄膜组成的柔性薄膜结构。结合传感器结构特点及各结构层材料的加工性能,进行工艺优化整合。尤其首次在载... 详细信息

论述了一种可应用于机器人或医学修补技术的触觉传感器及其在旋涂的柔性聚酰亚胺衬底的新制作方法。该传感器是由多层无机和有机薄膜组成的柔性薄膜结构。结合传感器结构特点及各结构层材料的加工性能,进行工艺优化整合。尤其首次在载体硅片与PI衬底之间引进PDMS分离层,使得柔性器件的分离工艺大大简化。最后得到一种简单、低廉且与常规MEMS技术兼容的工艺。所制的传感器结构轻薄,可挠性好,且能贴附在任意形状的物体表面同时实现法向力和切向力的测量。

关键词：柔性MEMS 触觉传感器聚酰亚胺(PI) 聚二甲基硅氧烷(PDMS)

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基于埋置式基板的3D-MCM封装结构的研制

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Journal of Semiconductors 2008年第9期29卷 1837-1842页

作者：徐高卫吴燕红周健罗乐中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050

研制一种用于无线传感网的多芯片组件(3D-MCM).采用层压、开槽等工艺获得埋置式高密度多层有机(FR-4)基板,通过板上芯片(COB)、板上倒装芯片(FCOB)、球栅阵列(BGA)等技术,并通过引线键合、倒装焊等多种互连方式将不同类型的半导体芯片... 详细信息

研制一种用于无线传感网的多芯片组件(3D-MCM).采用层压、开槽等工艺获得埋置式高密度多层有机(FR-4)基板,通过板上芯片(COB)、板上倒装芯片(FCOB)、球栅阵列(BGA)等技术,并通过引线键合、倒装焊等多种互连方式将不同类型的半导体芯片三维封装于一种由叠层模块所形成的立体封装结构中;通过封装表层的植球工艺形成与表面组装技术(SMT)兼容的BGA器件输出端子;利用不同熔点焊球实现了工艺兼容的封装体内各级BGA的垂直互连,形成了融合多种互连方式3D-MCM封装结构.埋置式基板的应用解决了BGA与引线键合芯片同面组装情况下芯片封装面高出焊球高度的关键问题.对封装结构的散热特性进行了数值模拟和测试,结果表明组件具有高的热机械可靠性.电学测试结果表明组件实现了电功能,从而满足了无线传感网小型化、高可靠性和低成本的设计要求.

关键词： 3D-MCM 嵌入式基板多种互连融合焊球熔融兼容性热机械可靠性

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MEMS悬臂梁式芯片测试探卡

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传感技术学报 2008年第3期21卷 420-423页

作者：汪飞李昕欣郭南翔封松林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050

针对集成电路圆片级测试需要,利用MEMS技术设计制作了一种悬臂梁式芯片测试探卡。每个悬臂梁在设计时可以承受25mN的探测力,同时使探针针尖产生20μm以上的位移。通过独特的双面金属覆盖设计,电学测试信号可以成功地从位于硅悬臂梁下方... 详细信息

针对集成电路圆片级测试需要,利用MEMS技术设计制作了一种悬臂梁式芯片测试探卡。每个悬臂梁在设计时可以承受25mN的探测力,同时使探针针尖产生20μm以上的位移。通过独特的双面金属覆盖设计,电学测试信号可以成功地从位于硅悬臂梁下方的探针针尖,引到位于玻璃上层的封装焊盘,并进而与自动测试仪器连接。由于采用了二次台阶的结构设计,相邻探针之间可以实现金属自隔断。初步测试表明,探针针尖到引线的电阻值在0.8Ω以下,而相邻探针之间的绝缘电阻则高达500GΩ。硅悬臂梁的弹性系数为1126.8Nm-1,与设计值相吻合。

关键词：微机械探卡芯片测试悬臂梁接触电阻

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CMOS工艺兼容的热电堆红外探测器

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半导体技术 2008年第9期33卷 759-761,765页

作者：杨恒昭熊斌李铁王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室

提出了一种CMOS工艺兼容的、并采用xeF2气体干法刻蚀工艺释放的热电堆红外探测器。探测器包括硅基体、框架、热电堆、支撑臂、红外吸收层、刻蚀开口等。作为红外吸收层的氧化硅／氮化硅复合介质膜具有多种形状的腐蚀开口，使用各向同性... 详细信息

提出了一种CMOS工艺兼容的、并采用xeF2气体干法刻蚀工艺释放的热电堆红外探测器。探测器包括硅基体、框架、热电堆、支撑臂、红外吸收层、刻蚀开口等。作为红外吸收层的氧化硅／氮化硅复合介质膜具有多种形状的腐蚀开口，使用各向同性的干法刻蚀从正面刻蚀衬底释放器件。探测器尺寸为2mm×2mm，由20对多晶硅-铝热电偶组成，串联电阻16～18kΩ。释放后的器件特性响应率13-15V／W，探测率（1．85～2．15）×10^7cmHz^1/2／W，时间常数20-25ms。

关键词：热电堆红外探测器干法刻蚀 XeF2气体

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基于塑性变形的自对准垂直位错梳齿结构制作工艺

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功能材料与器件学报 2008年第3期14卷 663-668页

作者：池积光车录锋王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室

研究了基于塑性变形工艺的自对准垂直位错梳齿结构制作工艺,主要包括采用非SOI硅片实现可动电极和固定电极的绝缘,通过KOH各向异性腐蚀制作凸台实现可动梳齿和固定梳齿的精确自对准,利用塑性变形使可动梳齿和固定梳齿在垂直方向上产生位... 详细信息

研究了基于塑性变形工艺的自对准垂直位错梳齿结构制作工艺,主要包括采用非SOI硅片实现可动电极和固定电极的绝缘,通过KOH各向异性腐蚀制作凸台实现可动梳齿和固定梳齿的精确自对准,利用塑性变形使可动梳齿和固定梳齿在垂直方向上产生位错,以及结构释放后用硅片做掩膜制作电极引线块。最后利用该工艺成功地制作出一个垂直位错梳状驱动器。

关键词：塑性变形自对准梳齿驱动非平面驱动

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基于Verilog-A的电容式MEMS加速度计模型

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传感技术学报 2008年第6期21卷 942-945页

作者：赵楷熊斌车录锋中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100039

本文分析了传统MEMS电容式加速度计模型的不足,根据三明治结构电容式加速度计的特点,考虑了寄生电容和热机械噪声的影响,建立了用Verilog-A硬件描述语言实现的模型。该模型与主流集成电路设计环境相兼容,具有很强的可移植性。模拟验证... 详细信息

本文分析了传统MEMS电容式加速度计模型的不足,根据三明治结构电容式加速度计的特点,考虑了寄生电容和热机械噪声的影响,建立了用Verilog-A硬件描述语言实现的模型。该模型与主流集成电路设计环境相兼容,具有很强的可移植性。模拟验证结果表明,该模型如实反映了MEMS电容式加速度计的工作状态,能够为设计单片集成的微弱电容检测电路提供有效的帮助。

关键词： MEMS加速度计 Verilog-A模型寄生电容热机械噪声

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基于金硅腐蚀自停止技术的亚微米梁制作研究

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传感器与微系统 2008年第12期27卷 118-120页

作者：陆荣陆松涛杨恒中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

提出了利用无电极电化学腐蚀自停止技术制作亚微米梁结构的新工艺方法。根据金硅腐蚀自停止现象发生的条件,结合硅材料的各向异性腐蚀特性,设计器件结构,利用腐蚀暴露面积变化实现了硅的选择性自停止腐蚀。在(111)型硅片上利用原电池钝... 详细信息

提出了利用无电极电化学腐蚀自停止技术制作亚微米梁结构的新工艺方法。根据金硅腐蚀自停止现象发生的条件,结合硅材料的各向异性腐蚀特性,设计器件结构,利用腐蚀暴露面积变化实现了硅的选择性自停止腐蚀。在(111)型硅片上利用原电池钝化效应一次性腐蚀出与衬底绝缘,由约4μm厚的金电极支撑,厚度约为235 nm的亚微米梁结构,具有制作简单、成品率高、成本低等特点,应用前景广阔。

关键词：亚微米梁自停止腐蚀电化学腐蚀原电池

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