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传感器与微系统 2012年第1期31卷 133-136页

作者：王辉吴燕红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微系统技术重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

提出并实现了一种利用SoI结合金硅原电池保护和反熔丝制作电容式加速度计的新工艺方法。该工艺用SoI顶层硅制作梁和上电极,用衬底制作质量块。采用DRIE从正面刻蚀形成释放孔,TMAH腐蚀实现质量块的释放,在TMAH腐蚀过程中利用金硅原电池... 详细信息

提出并实现了一种利用SoI结合金硅原电池保护和反熔丝制作电容式加速度计的新工艺方法。该工艺用SoI顶层硅制作梁和上电极,用衬底制作质量块。采用DRIE从正面刻蚀形成释放孔,TMAH腐蚀实现质量块的释放,在TMAH腐蚀过程中利用金硅原电池保护实现梁和表面极板的保护。在TMAH腐蚀完成前,反镕丝保持断开状态,腐蚀完成后,击穿反镕丝形成导通状态。通过测量金和硅的极化曲线得到60℃25%TMAH中实现原电池保护的金硅面积比不小于5∶1。成功制作成电容式加速度计结构,释放前后梁宽度均在9.4～10μm范围内,表明原电池保护有效。击穿后反熔丝并联导通电阻为5～25 kΩ之间。

关键词：电容加速度计金硅原电池反熔丝腐蚀自停止

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用于器件级真空封装的MEMS加速度传感器的设计与制作

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传感器与微系统 2012年第12期31卷 107-110,113页

作者：蔡梅妮林友玲车录锋苏荣涛周晓峰黎晓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 中国科学院研究生院北京100049

设计了一种可用于器件级真空封装的三明治电容式MEMS加速度传感器。该传感器被设计为四层硅结构,其中上下两层为固定电极,中间两层为硅—硅直接键合的双面梁—质量块结构的可动电极。利用自停止腐蚀工艺在中间质量块键合层上腐蚀出2个... 详细信息

设计了一种可用于器件级真空封装的三明治电容式MEMS加速度传感器。该传感器被设计为四层硅结构,其中上下两层为固定电极,中间两层为硅—硅直接键合的双面梁—质量块结构的可动电极。利用自停止腐蚀工艺在中间质量块键合层上腐蚀出2个深入腔内的V型抽气槽,使得MEMS器件在后续的封装中能够实现内部真空。为防止V型抽气槽在划片中被水或硅渣堵塞,采用双面划片工艺。划片后,器件的总尺寸为6.8 mm×5.6 mm×1.72 mm,其中,敏感质量块尺寸为3.2 mm×3.2 mm×0.86 mm,检测电容间隙2.1μm。对器件级真空封装后的MEMS加速度传感器进行了初步测试,结果表明:制作的传感器的谐振频率为861 Hz,品质因数Q为76,灵敏度为1.53V/gn,C-V特性正常,氦气细漏<1×10-9atm-cm3/s,粗漏无气泡。

关键词：三明治电容式MEMS加速度传感器自停止腐蚀品质因数器件级真空封装双面划片

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基于硅塑性变形的蛇形梁垂直梳齿驱动器

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传感器与微系统 2011年第3期30卷 141-144页

作者：肖育华宋朝辉戈肖鸿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国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

设计了基于硅塑性变形的垂直梳齿驱动器,中央可动微镜由四组蛇形曲折梁支撑。驱动器的制作采用硅—硅键合技术,首先利用DRIE干法刻蚀技术释放可动梳齿与固定梳齿,然后通过各向异性湿法腐蚀制作的施压凸台实现可动梳齿和固定梳齿的精确... 详细信息

设计了基于硅塑性变形的垂直梳齿驱动器,中央可动微镜由四组蛇形曲折梁支撑。驱动器的制作采用硅—硅键合技术,首先利用DRIE干法刻蚀技术释放可动梳齿与固定梳齿,然后通过各向异性湿法腐蚀制作的施压凸台实现可动梳齿和固定梳齿的精确自对准,最后利用硅塑性变形使可动梳齿和固定梳齿在垂直方向上产生位错,成功制作出在Z方向依靠位错梳齿实现垂直驱动的蛇形梁静电梳齿驱动器。

关键词：蛇形曲折梁塑性变形垂直驱动静电梳齿驱动器

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电阻抗式传感器大肠杆菌快速检测方法研究

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传感器与微系统 2011年第10期30卷 29-32页

作者：张凤金妍刘德盟葛玉卿金庆辉赵建龙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 中国科学院研究生院北京100039

基于电阻抗法原理,完成了细菌快速检测阻抗式传感器的前端设计,并对叉指式电极进行工艺实现;合理设计实验方案,选取奈奎斯特曲线斜率表征细菌数量的变化,完成了大肠杆菌生长过程的阻抗研究;对测量结果进行分析,并设计实验验证,完成了细... 详细信息

基于电阻抗法原理,完成了细菌快速检测阻抗式传感器的前端设计,并对叉指式电极进行工艺实现;合理设计实验方案,选取奈奎斯特曲线斜率表征细菌数量的变化,完成了大肠杆菌生长过程的阻抗研究;对测量结果进行分析,并设计实验验证,完成了细菌生长过程中奈奎斯特斜率变化的理论分析,其结果与理论推导吻合。该数据分析方法降低了对测试电极和测量环境的要求,缩短了细菌测定所需要的时间,可用于微生物的快速检测中。

关键词：阻抗微生物生物传感器快速检测叉指式阵列电极奈奎斯特曲线斜率

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酸性环境中基于Ta_2O_5的场效应管pH传感器的研究

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传感器与微系统 2014年第1期33卷 26-30,34页

作者：金妍陈淼金庆辉赵建龙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 CSIRO Process Science and Engineering 中国科学院大学北京100049

研制了一种基于Ta2O5敏感膜的场效应式pH传感器，此传感器对pH有较好的敏感性：pH为1—7的范围内呈现出-57．4mV／pH的响应，漂移性约为3mV，迟滞效应小于5mV，且无明显酸误差。对此传感器的电化学阻抗谱进行深入研究，并采用不同的等... 详细信息

研制了一种基于Ta2O5敏感膜的场效应式pH传感器，此传感器对pH有较好的敏感性：pH为1—7的范围内呈现出-57．4mV／pH的响应，漂移性约为3mV，迟滞效应小于5mV，且无明显酸误差。对此传感器的电化学阻抗谱进行深入研究，并采用不同的等效电路来拟合此Si／SiO2／Ta2O5／电解液体系的响应机理，得出最佳的等效电路模型为RC（CR）（C（RW））。对拟合参数进行分析，此Ta2O5敏感膜与不同pH的电解液接触时，敏感膜与电解液的界面作用最终会引起半导体硅中空间电荷的变化，进而引起整个传感器结构的电容变化。制作的pH传感器稳定性好，适合于生物冶金过程（pH为1-4）的长时间连续监测。

关键词： Ta2O5 pH传感器电化学阻抗谱原子力显微镜等效电路模型

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几种基于MEMS的纳米梁制作方法研究

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传感技术学报 2007年第9期20卷 1971-1976页

作者：许科峰于海涛杨永亮杨恒李昕欣王跃林中国科学院研究生院北京100864 上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室上海200050

特征尺度在纳米量级的梁结构是多种纳机电器件的基本结构.提出了几种基于MEMS技术的纳米梁制作方法,通过利用MEMS技术中材料与工艺的特性实现单晶硅纳米梁的制作.在普通(111)硅片上,利用各向异性湿法腐蚀对(111)面腐蚀速率极低的特性,... 详细信息

特征尺度在纳米量级的梁结构是多种纳机电器件的基本结构.提出了几种基于MEMS技术的纳米梁制作方法,通过利用MEMS技术中材料与工艺的特性实现单晶硅纳米梁的制作.在普通(111)硅片上,利用各向异性湿法腐蚀对(111)面腐蚀速率极低的特性,通过干法与湿法腐蚀相结合制成厚度在100nm以下的纳米梁.该方法不使用SOI硅片,有效控制了成本.在(100)SOI硅片上,通过氧化减薄的方法得到厚度在100nm以下的多种纳米梁,由于热氧化的精度高,一致性好,该方法重复性与一致性均较好.在(110)SOI硅片上,利用硅的各向异性腐蚀特性以及(110)硅片的晶向特点,制作宽度在100nm以下的纳米梁,梁的两个侧面是(111)面.

关键词： MEMS 纳米梁各向异性腐蚀硅纳米谐振器

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有机溶剂在P型宏多孔硅电化学腐蚀中的应用研究

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传感器与微系统 2011年第11期30卷 69-71页

作者：陈平焦继伟葛道晗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上海200050 中国科学院研究生院北京100049

近年来,多孔硅以其良好的光学、热学、电学以及机械特性使其在微传感器技术领域得到广泛的应用,电化学腐蚀多孔硅的各种方法与原理引起越来越多的关注。研究了P型硅的电化学腐蚀过程中,在腐蚀溶液中使用有机溶剂对多孔硅的制备、速率、... 详细信息

近年来,多孔硅以其良好的光学、热学、电学以及机械特性使其在微传感器技术领域得到广泛的应用,电化学腐蚀多孔硅的各种方法与原理引起越来越多的关注。研究了P型硅的电化学腐蚀过程中,在腐蚀溶液中使用有机溶剂对多孔硅的制备、速率、成孔机理等方面的影响。研究发现,在分别使用有机溶剂二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)的氢氟酸(HF)腐蚀溶液中,可以制备出孔壁光滑、具有高深宽比的高质量P型宏多孔硅,并发现了一种快速腐蚀P型宏多孔硅的方法,得到高达1900μm/h的腐蚀速率,这有助于提高多孔硅在微传感器批量化生产应用中的效率。在涌流模型基础上,分析了有机溶剂的氧化性和质子(H)提供能力,以及在P型多孔硅快速腐蚀过程中的作用。

关键词：多孔硅微机电系统有机溶剂快速腐蚀

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应用BCB材料进行硅-玻璃气密性封装的实验与理论研究

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Journal of Semiconductors 2006年第z1期27卷 407-410页

作者：刘玉菲刘文平李四华吴亚明罗乐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微系统技术国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

应用苯并环丁烯(BCB)材料对硅片和玻璃片进行了250℃下的圆片级低温键合实验,同时进行了300℃下的硅片与玻璃片阳极键合实验,并对其气密性和剪切力特性进行了对比研究.测试结果表明:在250℃的低温键合条件下,经过500kPa He气保压2h,BCB... 详细信息

应用苯并环丁烯(BCB)材料对硅片和玻璃片进行了250℃下的圆片级低温键合实验,同时进行了300℃下的硅片与玻璃片阳极键合实验,并对其气密性和剪切力特性进行了对比研究.测试结果表明:在250℃的低温键合条件下,经过500kPa He气保压2h,BCB封装后样品的气密性达到(5.5±0.5)×10-4Pa cc/s He;剪切力在9.0～13.4 MPa之间,达到了封装工艺要求;封装成品率达到100%.这表明应用BCB材料键合是一种有效的圆片级低温气密性封装方法.还根据渗流模型理论,讨论了简易模型下气密性(即渗流率)和器件腔体边缘到划片边缘的间距的关系.

关键词：低温键合气密性封装苯并环丁烯渗流模型

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基于碳膜的柔性神经微电极阵列加工

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纳米技术与精密工程 2012年第2期10卷 184-188页

作者：朱壮晖周亮张华李刚金庆辉赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器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

为了实现长期安全有效的神经电刺激,避免电极腐蚀情况,提出了一种基于热解光刻胶形成碳膜作为导电材料的柔性视网膜神经微电极阵列.首先,通过高温热解图形化的光刻胶形成导电碳膜,然后利用光敏性聚酰亚胺(Durimide 7510)作为基底材料,... 详细信息

为了实现长期安全有效的神经电刺激,避免电极腐蚀情况,提出了一种基于热解光刻胶形成碳膜作为导电材料的柔性视网膜神经微电极阵列.首先,通过高温热解图形化的光刻胶形成导电碳膜,然后利用光敏性聚酰亚胺(Durimide 7510)作为基底材料,通过光刻结合转膜、键合和牺牲层腐蚀技术,实现了具有柔性特征的碳膜神经微电极阵列.实验结果显示这种碳膜电极的电荷存储能力达到6.625 mC/cm2,是金电极的12.4倍,显示了良好的电化学稳定性和电荷注入能力,有利于其长期植入和安全有效地工作,可应用于新一代人工视网膜系统的构建.

关键词：柔性微电极碳膜电化学稳定性人工视网膜

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压阻式压力传感器微结构塑性形变及影响

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半导体技术 2013年第7期38卷 510-516页

作者：徐铭徐德辉姚邵康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上海200050 中国科学院大学北京100039

由于体硅微机械工艺制作绝压压阻式压力传感器的过程中,通过Si-Si直接键合形成的带真空腔的微结构在高温和大气压的作用下会产生塑性形变,对器件制作工艺中微结构发生的塑性变形及其对器件性能的影响进行了研究。基于Von Mises屈服准则... 详细信息

由于体硅微机械工艺制作绝压压阻式压力传感器的过程中,通过Si-Si直接键合形成的带真空腔的微结构在高温和大气压的作用下会产生塑性形变,对器件制作工艺中微结构发生的塑性变形及其对器件性能的影响进行了研究。基于Von Mises屈服准则和有限元仿真,微结构发生塑性变形的临界工艺条件可以通过比较微结构的最大等效应力和材料屈服强度进行预测。在器件的制作过程中,Si-Si键合和扩散电阻条的工艺顺序不同,将会导致塑性变形对器件的影响程度也不同。实验结果表明器件塑性形变量与弹性形变量成线性正比关系;在先进行Si-Si键合后扩散电阻的情况下,器件电阻值远远偏离设计值,反之则会减小塑性变形对器件电阻值的影响。

关键词：膜岛结构压力传感器屈服强度塑性形变压阻效应

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