演示课件微传感器原理与技术.docx

一、名词解释：MEMS：其英文全称为 Micro-Electro-Mechanical System,是用微电子，即 microelectronic的技术手段制备的微型机械系统。第一个M也代表器件的特征尺寸为微米量级，如果是纳米量级，相应的M这个词头就有nan。来替代，变为NEMS,纳机电。MEMS及NEMS是在微电子技术的根底上开展起来的，融合了硅微加工、LIGA技术等的多种精细机械微加工方法，用于制作微型的梁、隔膜、凹槽、孔、反射镜、密封洞、锥、针尖、弹簧及所构成的复杂机械构造。（点击）它继承了微电子技术中的光刻、掺杂、薄膜沉积等加工工艺，进而开展出刻蚀、牺牲层技术、键合、LIGA、纳米压印、甚至包括最新的3D打印技术SOI: SOI （Silicon-On-Insulator,绝缘衬底上的硅）技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。通过在绝缘体上形成半导体薄膜，SOI材料具有了体硅所无法比拟的优点：可以实现集成电路中元器件的介质隔离，彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应；采用这种材料制成的集成电路还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电路等优势，因此可以说SOI将有可能成为深亚微米的低压、低功耗集成电路的主流技术。SOC:SOC-System on Chip,高级的MEMS是集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统，这样的系统也称为SOC,即在一个芯片上实现传感、信号处理、直至运动反响的整个过程。LIGA:LIGA是德文光刻、电镀和模铸三个词的缩写。它是在一个导电的基板上旋涂厚的光刻胶，然后利用x射线曝光，显影后形成光刻胶的模具，再用电镀的方法在模具的空腔中生长金属，脱模后形成金属的微构造。特点:该工艺最显著的特点是高深宽比,假设用于加工一个细长杆,杆的直径只有1微米,而高度可达500微米,深宽比大于500,这是其他技术无法比拟的。其次,它还具有材料广泛的特点,可加工金属、陶瓷、聚合物和玻璃。但传统的UGA采用的x射线曝光工艺极其昂贵，近年来采用SU-8光刻胶替代PMMA光刻胶,紫外曝光代替x射线曝光的准LIGA技术获得了更广泛的开展和应用。DRIE:反响离子深刻蚀（DeepRIE）。干法刻蚀的典型工艺是DRIE深槽刻蚀。亥U蚀分为两步，第一步，通入SF6刻蚀气体进展反响离子刻蚀，刻蚀是各向同性的，即槽底不仅要被刻蚀，槽壁也会被刻蚀。如果就一直这样刻下去，刻蚀的图形和掩模定义的图形将完全不一样，很难控制微构造的尺寸。解决此问题的方法是分步刻蚀，逐次推进。在刻蚀进展10多秒钟转入第二步，快速地将刻蚀气体切换成保护气体C4F8, C4F8在等离子的作用下进展聚合，生成类似于特氟龙这种不粘锅材料，沉积在槽底和槽壁上。10多秒钟后，又切换成SF6刻蚀气体，等离子体中的正离子在电场加速作用下只轰击槽底，而不怎么轰击槽壁，优先将槽底的聚合物保护膜打掉，暴露出硅片外表，从而使得化学刻蚀反响能够再次进展。刻蚀时，由于槽壁上仍然保存有保护膜，而不会被刻蚀。重复这样的刻蚀-保护过程，就能在硅片上刻蚀出垂直的深槽。深槽在宏观上的垂直度能到达88-92° ,但微观上其侧壁是有多段小弧形连接而成。干法刻蚀不再象湿法腐蚀那样需要晶向的对准，因此可以制备出齿轮、弹簧等复杂的图形。二、多项选择题第一章、1、MEMS器件的尺寸范围是：（1）从 lum 到 1mm （2）从 Inm 到 lum （3）从 1mm 到 1cm3、微系统部件的“深宽比被定义为（1）之比（1）高度方向尺寸和外表方向尺寸（2）外表方向尺寸和高度方向尺寸（3）宽度方向尺寸和长度方向尺寸4、目前为止，商品化最好的MEMS器件是（2）（3）加速度传感器（1）压力传感器（2）喷墨打印头第二章、1、在曝光后被溶解的光刻胶是（1）（1）正胶 （2）负胶 （3）正胶或负胶2、光刻中用正胶将导致的效果（3）（1）更好 （2）更劣 （3）与应用负胶一样3、常用光刻中光源的波长范围是：（1） 100-300nm（2） 300-500nm（3） 500-700nm4、MEMS光刻与IC光刻的主要区别在于： （1） MEMS光刻需要在更为不平整的外表上进展（2） MEMS光刻的线条更细（3）MEMS光刻都需要双面进展5、光刻技术中的曝光方式有（1） （2） （3）（1）接近式曝光（2）接触式曝光（3）投影式曝光6、曝光方式中，图形尺寸和掩膜尺寸一致（1） （2）U）接近式曝光（2）接触式曝光（3）投影式曝光7、影像光刻线宽的最主要因素是（1）（1）光的衍射 （2）光的干预 （3）光的反射8、剥离法制备图形的薄膜的根本步骤（2） （1） （3）U）沉积薄膜 （2）光刻胶图形化（3）去除光刻胶9、在传统的投影曝光机中，一般实现的最小线宽为（2）0.5/1"2%第三章、1、体硅制造主要涉及局部材料从基底上的岂空（1）增加 （2）减除 （3）既有增加也有减除2、体硅制造中主要采用的微加工工艺为（1）腐蚀 （2）沉积 （3）扩散3、各向同性腐蚀在微制造中几乎是不理想的，原因是（3）（1）腐蚀速度太慢 （2）本钱太高（3）难于控制腐蚀方向4、硅的丁土晶向之间的腐蚀速率比时400:1100和111H0和111110和1005、硅晶体中（111）晶面和（100）晶面的夹角（2）（1） 50.74（2） 54.74（3） 57.476、各向异性腐蚀和各向同性腐蚀的速率相比岂鱼_（1）更快 （2）更慢（3）差不多一样7、KOH腐蚀剂对sio2的腐蚀速率要比对硅的腐蚀速率慢工（1） 10（）倍 1000 倍 20000 倍8、氮化硅的抗腐蚀性要比sio2 （1）（1）更强 （2）更弱 （3）几乎一样9、材料的选择比越高，作为腐蚀掩膜的能力越（1）（1）越好 （2）越坏 （3）不好也不坏10、在HNA腐蚀液中，掺杂的硅片的腐蚀速度会（1）（1）更快 （2）更慢 （3）没有影响11、在湿法腐蚀时，（1）处会和掩膜的图形不一样（1）凸角 （2）凹角 （3）两者都会12、湿法腐蚀时保存下来的时腐蚀速度（2）的晶面（1）快 （2）慢 （3）与速度无关13、湿法腐蚀的腐蚀深度控制技术技（1） （2） （3）（1） p-n结停顿腐蚀技术（2）浓硼腐蚀停顿技术（3）中间层停顿技术14、D-n结腐蚀停顿技术又叫做（做（2）（1）偏压腐蚀（2）电化学腐蚀（3） p+腐蚀15、在（100）硅片的湿法腐蚀中，腐蚀出来的线条会沿（2）晶向族（1） 1002） 110（3） 11116、在（110）硅片的湿法腐蚀中，掩膜上的线条必须沿 晶向族（3）(1) 100(2) 1103 11117、采用湿法腐蚀，下述硅片能实现高深宽比的有（2）100110(3) 11118、硅的过分掺杂会导致剩余应力19、湿法腐蚀可以在（P-N掺杂硅）边界停顿20、如以下图，制备在（100）硅片上的U形氮化硅掩膜对硅片进展KOH湿法腐蚀,最终获得的微构造是（氮化硅的悬臂梁）21、在（100）硅片上制备圆形的掩膜（硅片被遮住的局部为图形），利用碱液进展湿法腐蚀会获得（2）微构造。（1）硅的圆柱 （2）硅的四愣锥 （3）硅的三楞锥第四章干法1、反映离子刻蚀的机理包括（1） （2）（1）等离子体增强化学气相反响（2）溅射轰击（3）侧壁保护2、DRIE 代表（3）（1）干法腐蚀 （2）干法反映离子刻蚀 （3）深层反响离子刻蚀3、DRIE的主要工艺方法有（1） （2）门）刻蚀和侧壁保护顺序进展的方法（2）刻蚀和侧壁保护同时进展的方法（3）不需要侧壁保护的方法4、在BOSCH和低温两种DRIE刻蚀工艺中，侧壁更为光滑的是（2）（1） BOSCH （2）低温工艺（3）两者区别不大5、在RIE刻蚀中，深宽比越大，刻蚀速率越（2）1）快 （2）慢（3） 一样6、在干法刻蚀中，掩模板的线条与硅片晶向的关系为（3）（1）必须沿110方向（2）必须沿111方向 （3）与方向无关7、干刻中刻蚀硅的气体有：（1）四氟化碳 （2）四氟化硫（3） C4F88、氟基气体干法刻蚀硅片在本质上是：（1）m各向同性的 （2）各向异性的 （3）与温度有关9、外表硅制造中主要采用的微加工工艺为m腐蚀 （2）薄膜沉积 （3）扩散第五章外表加工方法1、PSG 代表（2）（1）多晶硅玻璃 （2）磷硅酸盐玻璃（3）磷硅玻璃2、外表微加工中的牺牲层被用于（2）（1）强化微构造（2）在微构造中产生必要的几何空间（3）作为构造的局部3、外表微加工中最常用的构造材料是： （1） PSG（2）多晶硅（3）二氧化硅4、在外表微加工中，牺牲层的腐蚀速率与其他层的腐蚀速率相比必须（1）慢得多（2）几乎一样 （3）快得多5、粘连存在于：（1）体硅微制造（2）外表微加工（3）激光微加工6、在由外表微加工制作完成的微构造中，粘连会造成：J3L（1）不匹配材料层（2）薄膜 （3）层间原子力7、可用于减少粘连的方法主要有：（1）外表厌水处理（2）干法释放（3）在粘连面上设计凸点8、设计的平面微构造经外表加工后向上弯曲，说明薄膜中存在（2）（1）压应力 （2）拉应力 （3）中心是压应力，边缘是拉应力9、薄膜应力的主要类型是：（1）热应力 （2）界面应力（3）生长应力10、薄膜的制备温度越高，热应力越：（1）大 （2）小 （3）与温度无关11、减少应力的方法主要有： （1）优化薄膜制备工艺（2）退火处理（3）多层薄膜，应力补偿。12、多晶硅被普遍应用的原因是它被制成： （1）半导体（2）绝缘体（3）电导体13、硅的湿氧化常被采用，由于（1）（1）二氧化硅质量好（2）快的氧化速度（3）低本钱14、硅石理想的MEMS材料的主要原因是：（1）在很大温度范围内的尺寸稳定（2）轻和结实（3）容易得到15、PECVD 是：（1）低压化学气象沉积（2）常压化学气相沉积（3）等离子体增强化学气相沉积第六章其他方法1、LIGA工艺制造MEMS,常用材料：（3）注:几乎没有限制（1）限于硅（2）限于陶瓷（3）可以是单晶材料2、同步X射线在LIGA工艺中用于光刻的原因是：J3L（1）它对光刻更有效（2）它是更廉价的光源（3）它能深入光刻胶材料3、LIGA工艺的主要优势是它能够产生：（1）高深宽比的微材料（2）低本钱的微构造（3）尺寸准确的微构造4、L1GA工艺中必须使用导电基板的原因是需要： （1）信号-（2）金属的电镀 （3） -电加热5、LIGA工艺中最好的光刻胶是：（2） PCM （2） PMI （3） PMMA6、UV-LIGA是在LIGA工艺的改造，其特点是：（1） （2）（1）能制备高深宽比的微构造（2）本钱比LIGA大大降低（3）能制备悬臂梁、空中的腔等7、本钱最低的微制造技术是： （1）体硅制造法（2）外表微加工（3） LIGA工艺8、最灵活的微制造技术：U）体硅制造法（2）外表微加工（3）