添加剂对石英单晶湿法刻蚀特性的影响机理及应用研究
发布时间：2020-03-26 09:01
【摘要】：石英单晶是MEMS中的一种重要材料,由于其具有优良的机械弹性,温度特性,高品质因数,化学稳定性,石英MEMS已经用于各种行业,特别是在惯性传感领域得到了很大的发展,如石英音叉陀螺、石英振梁加速度计己经在航空、航天、航海、导弹控制等方面得到广泛应用。化学湿法刻蚀具有批量制造、成本低的特点,石英单晶一般采用化学湿法刻蚀的方法,其主要的问题是刻蚀表面会出现金字塔型的小丘,导致刻蚀表面比较粗糙:另外,石英晶体材料具有复杂的晶向,很难加工出理想的矩形截面,且刻蚀截面的形貌会随着晶向、方向角、开孔大小以及刻蚀深度发生变化。目前,对石英单晶刻蚀特性的研究还不充分,刻蚀表面出现金字塔型小丘的机理还未见分析,还没有有效减小刻蚀表面粗糙度的方法,对于侧向刻蚀截面形貌的演化规律也还缺乏充分的认识,有必要进一步研究石英单品的湿法刻蚀特性,弄清小丘的形成机理,找到减小表面粗糙度的方法和充分认识刻蚀截面形貌的演化规律。在单晶硅湿法刻蚀研究中,常通过在刻蚀液体中加入添加剂改变单晶硅的湿法刻蚀特性,而在石英单晶湿法刻蚀中,还未查到在刻蚀液体中加入添加剂来改变石英单晶的刻蚀特性。因此,在进一步深入研究石英单晶湿法刻蚀特性的基础上,研究添加剂对石英单晶刻蚀特性的影响机理研究,并利用添加剂调控石英湿法刻蚀特性,必将更加有效的提高微机电器件的性能和加快新型器件的开发研制,具有重要的学术意义和应用价值,并取得显著经济效益和社会效益。本文针对石英单晶刻蚀表面和侧面刻蚀形貌的问题,进一步深入研究了石英单晶的湿法刻蚀特性,在此基础上探索了添加剂对石英单晶湿法刻蚀特性的影响,并将相关成果应用于一种新型的石英摆式微加速度计的制作中,主要研究内容如下:1.进一步深入研究了石英单晶在氟化氢铵溶液中的刻蚀特性。在研究石英单晶湿法刻蚀机理的基础上,进一步深入研究了石英单品在氟化氢铵溶液中的刻蚀特性,研究了刻蚀速率、刻蚀表面粗糙度和侧向刻蚀形貌随刻蚀条件的变化规律,首次深入分析了Z向刻蚀表面小丘的形成机理以及小丘的形成过程,并讨论了侧向刻蚀形貌随时间的演化规律。2.研究添加剂分子在石英单晶表面的吸附机理,建立吸附模型。在研究石英表面特性和固-液界面特性的基础上,以表面活性剂DPC在石英表面上的吸附等温线为基础,深入分析了表面活性剂在石英表面的吸附机理,在此基础上,建立了添加剂在石英表面的吸附模型。3.研究了添加剂修饰的石英单晶湿法刻蚀特性。首先研究了单一添加剂对石英单晶刻蚀速率和刻蚀表面粗糙度的影响,并分析了其影响机理,然后研究了两种添加剂对石英单晶刻蚀表面粗糙度的影响,并分析了其影响机理。通过以上研究,有效揭示了添加剂作用的石英单晶湿法刻蚀机理。4.制作出基于湿法刻蚀技术的石英摆式微加速度计。根据以上研究结果,将石英单晶湿法刻蚀技术应用于石英摆式微加速度计制作中,设计了石英摆式微加速度计的结构,讨论了其关键工艺步骤,通过优化刻蚀条件,制作出高质量石英摆式微加速度计。通过测试,石英摆式微加速度计中间敏感结构质量块侧壁陡直,左右对称性以及上下对称性好,敏感结构悬臂梁刻蚀表面粗糙度减小50%左右,对器件性能进行了初步测试,具有较好的指标。
【图文】：
在１９９３年，，该公司详细的报道了其发展的石英振梁式加速度计，在报道中称，逡逑该项Q冇桑桑遥Γ闹С郑渲饕兄颇勘晔牵喝肆砍蹋ǎ担埃埃纾⒏呶榷ㄐ浴⒑嘶肪场⒖矶义咸段А⒏呶隆⒀杆倨舳取＃郑拢敛捎萌缤迹保菜镜牡チ翰罘纸峁梗ü馐灾っ鞲缅义希郑拢辆哂蟹浅：玫男阅埽郏玻常荩嚎狗洌涸冢叮埃绲牧砍棠诙段Т铮玻
本文编号：2601234
【图文】：
在１９９３年，，该公司详细的报道了其发展的石英振梁式加速度计，在报道中称，逡逑该项Q冇桑桑遥Γ闹С郑渲饕兄颇勘晔牵喝肆砍蹋ǎ担埃埃纾⒏呶榷ㄐ浴⒑嘶肪场⒖矶义咸段А⒏呶隆⒀杆倨舳取＃郑拢敛捎萌缤迹保菜镜牡チ翰罘纸峁梗ü馐灾っ鞲缅义希郑拢辆哂蟹浅：玫男阅埽郏玻常荩嚎狗洌涸冢叮埃绲牧砍棠诙段Т铮玻
本文编号：2601234
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2601234.html
