Real-Time DC-динамичный Смещение Метод коммутации Улучшение времени в строго Underdamped окантовкой поля электростатических MEMS приводов

Общая цель данного эксперимента заключается в увеличении времени стабилизации приводов микроэлектромеханических систем с сильно демпфирующим электростатическим полем бахромы. Это достигается за счет микроизготовления электростатического привода MAM В качестве второго шага подложка под приводом селективно травится, что значительно снижает демпфирование сжимающей пленки и усиливает сильные условия демпфирования. Затем в режиме реального времени используются сигналы динамического смещения для определения оптимальных параметров формы сигнала для короткого времени установления.

Получены результаты, которые демонстрируют значительное уменьшение времени переключения на основе сравнения с типичным единичным ступенчатым смещением. Хотя этот метод используется для увеличения времени переключения электростатических приводов окаймляющего поля, он также может быть применен в таких областях, как микрометрология, для извлечения параметров тонкой пленки, таких как модуль Юнга, коэффициент танса и двухосное растягивающее напряжение. Первым этапом изготовления МЭМС-лучей с электростатическим окантовочным полем является УФ-литография.

Начните с правильно очищенной окисленной силиконовой подложки с низким удельным сопротивлением, размером 25 на 50 миллиметров и толщиной 0,5 миллиметра. В этом видео на схематических изображениях поперечного сечения подложки и виде сверху будет показан ход изготовления. Поместите подложку на патрон фоторезиста с помощью спиннингового покрытия, гексаметилдина, а затем позитива фото.

Выдерживайте каждый при 3 500 об/мин в течение 30 секунд. Переложите образец на горячую плиту, установленную при температуре 105 градусов Цельсия, и мягко запекайте фоторезист в течение 90 секунд. Это схематическое изображение образца на данный момент.

Как только это будет сделано, переместите образец на выравниватель маски. Используйте устройство, маска которого показана на рисунке, и подвергните образец воздействию ультрафиолетового излучения с длиной волны от 350 до 450 нанометров и энергией экспозиции 391 миллиджоуль на квадратный сантиметр. Затем поднесите предметное стекло к двум подготовленным стаканам, один с проявителем на основе тетраэтилгидроксида аммония, а другой с деионизированной водой, каждый из которых имеет достаточный объем для погружения образца, погрузите экспонированный образец в проявитель на 12-20 секунд и осторожно перемешайте его.

Затем быстро извлеките пробу и погрузите ее в промывочную воду на 10 секунд. После того, как образец будет тщательно промыт, а затем высушен азотом, осмотрите образец под микроскопом, чтобы понять, нужна ли дальнейшая проявка. На этом рисунке представлен пример на момент завершения разработки.

Приступайте к мокрому травлению буферной фтористоводородной кислотой для удаления оксидного слоя. Затем удалите фоторезист с помощью ацетона и изопропилового спирта после удаления фоторезиста. Следующим этапом является химическое травление с гидроксидом тетраэтиламмония.

Используйте горячую плиту с термопарой для поддержания температуры, магнитную мешалку, чистый четырехлитровый пикер и тефлоновую корзину, которую можно поддерживать в стакане. Залейте тетраэтиламмоний 25% по весу до двухлитровой отметки стакана и добавьте в раствор термопару с креплением мешалки. Затем нагрейте раствор до 80 градусов Цельсия, как только раствор достигнет 80 градусов Цельсия.

Поместите образец в корзину, подвесьте корзину в растворе с края стакана. Обязательно оставьте место для вращения магнитной мешалки. Установите скорость вращения мешалки на 400 об/мин и травите на глубину четыре-пять микрометров.

Примерно через 15 минут хорошенько промойте и просушите образец и проверьте высоту шага с помощью профилометра. На этом рисунке изображен образец при достижении высоты ступени. Следующим этапом является удаление диоксида кремния.

Имейте наготове тефлоновый стакан с плавиковой кислотой, 49% по объему достаточный для покрытия образца и аналогично приготовленный тефлоновый стакан с деионизированной водой. Поместите образец в фтористоводородную кислоту до тех пор, пока весь диоксид кремния не будет удален менее чем за 30 секунд. Перенесите образец в деионизированную воду и оставьте его там на 10–20 секунд.

Продолжайте дальнейшее промывку и также удалите органические остатки из образца. Возьмите чистый и сухой образец и выполните влажное термическое окисление, чтобы вырастить 500 нанометров диоксида кремния на его поверхности. Вот изображение образца после стадии роста, когда слой диоксида кремния завершен, снова спин-код гексаметилксилазин с последующим положительным фоторезистом на образец.

После мягкого запекания фоторезиста используйте выравниватель маски, чтобы подвергнуть образец воздействию ультрафиолетового излучения от 350 до 400 нанометров. При энергии воздействия 391 миллиджоуль на квадратный сантиметр изображенная маска упрощена. Затем был разработан образец в проявителе на основе гидроксида тетраэтиламмония.

Завершите травление буферной фтористоводородной кислотой и удалите фотографию. Сопротивление: Теперь образец готов к осаждению методом напыления на затравочный слой гальванического покрытия. 20 нанометров титана, а затем 100 нанометров золота.

Здесь отображается образец после его извлечения. Теперь снова покройте гексаметилом DIY при 3 500 об/мин в течение 30 секунд. Затем позитивный фоторезист при 2000 об/мин в течение 30 секунд на выравнивателе маски, выровняйте и экспонируйте образец до ультрафиолета от 350 до 450 нанометров.

С энергией воздействия 483 миллиджоуля на квадратный сантиметр разработал образец на основе проявителя на основе гидроксида тетраэтиламмония. Тщательно промыв его, осмотрите образец с помощью микроскопа, чтобы определить, нужна ли дальнейшая проявка. После того, как разработка будет завершена, проведите гальваническое покрытие золотого мемского луча, сначала наполнив чистый стеклянный стакан объемом в один литр 700 миллилитров золотого гальванического раствора.

Поместите стакан на горячую плиту и установите горячую плиту на 60 градусов Цельсия. Используйте термопару, чтобы обеспечить желаемую температуру на нужном уровне. Когда температура достигнет 60 градусов по Цельсию, прикрепите образец к приспособлению, которое также содержит термопару и анод из нержавеющей стали.

Гальваническое покрытие образца с использованием плотности тока два миллиампера на квадратный сантиметр до тех пор, пока не истечет необходимое время. Примерно через две минуты выключите подачу тока и снимите электроды. Чтобы извлечь образец.

Проверьте завершение гальванических работ. С помощью профилометра и микроскопа вытравить фотографию. Чтобы противостоять плесени, сначала заполните стеклянный динамик специальным устройством для удаления фоторезиса.

Положите его на горячую плиту и нагрейте до 110 градусов по Цельсию. Когда температура будет достигнута, погрузите образец в раствор на один час. По истечении часа снимите стакан с горячей плиты и дайте раствору и образцу остыть до комнатной температуры.

Эти эскизы показывают, что должно быть видно после очистки образца. Желтая область справа представляет слой осажденного золота. Золотые области представляют собой гальванические балки.

После придания шероховатости поверхности погрузите образец в тефлоновый стакан с травлением золота на 30–45 секунд По завершении быстро завершите травление, погрузив образец в деионизированную воду на 10–20 секунд, когда все золото будет удалено, а после дополнительной шероховатости погрузите образец в буферную плавиковую кислоту для травления при комнатной температуре на три-шесть секунд. Промойте насухо и осмотрите травление, чтобы убедиться, что весь титан удален с открытых участков, как показано здесь схематично. В качестве заключительного шага выполните сухую изотропную кромку ксенона и фторида. Это позволит выборочно удалить кремний и освободить золотые неподвижные пучки.

Это представляет собой окончательную конфигурацию балки после изготовления неподвижных балок. Следующий шаг — экспериментальная проверка. Поместите образец на патрон измерительной станции постоянного тока и закрепите его.

Затем с помощью микроскопа зондовой станции точно расположите наконечники вольфрамовых зондов. Поместите наконечник щупа сигнала в реальном времени на контактную площадку для неподвижного неподвижного луча. Поместите наконечник зонда заземления на контактную площадку для опускающих электродов над смещенными контактами постоянного тока устройства.

Далее задайте параметры формы сигнала на генераторе функций. На основе вычислений передайте выход генератора функций быстродействующему высоковольтному линейному усилителю. Контролируйте выходной сигнал с помощью цифрового осциллографа с частотой дискретизации 300 мегагерц.

При выключенном генераторе функций подключите выход линейного усилителя к манипуляторам постоянного тока. Теперь поместите лазерный доплеровский барометр над образцом и включите лазер. С помощью встроенного микроскопа определите нужный луч и сфокусируйте лазер на его центре.

Выберите частоту дискретизации на выходе и режимы измерения После завершения подготовки. Подайте сигнал смещения на мосты MEMS. Начните настройку параметров синхронизации и напряжения на генераторе функций Работайте над достижением минимальных колебаний луча при операциях спуска и отпускания.

Как только оптимальные значения будут найдены, отключите сигнал смещения и режим непрерывного измерения лазерного доплеровского барометра. Поднимите кончики щупа над смещенными прокладками. Затем запустите устройство в режиме одиночного сканирования с помощью витера, как описано в прилагаемом текстовом протоколе.

Верните наконечники пробника постоянного тока на контактные площадки смещения моста MEMS. Активируйте сканирование сигнала и захватите данные о зависимости смещения от времени. Вот отклонения луча являются функцией времени для MEMS-моста в ответ на смещение входного напряжения 60 вольт для четырех различных условий.

Реакция на ступенчатое высвобождение отображается черным цветом и демонстрирует колебания. Измерения динамического высвобождения, показанные красным цветом, выполняются после настройки синхронизации и напряжения. Они показывают, что колебания в значительной степени устранены.

После того, как форма динамического сигнала найдена, она полезна для всех промежутков, а не только для тех, которые связаны со смещением входного напряжения 60 вольт. Здесь отклик на понижение отображается для нескольких высот зазора, соответствующих различным входным напряжениям смещения. В каждом конкретном случае колебания ограничены.

Аналогичным образом, вот ответы на релиз в каждом случае. Обратите внимание, что практически все колебания удаляются. Помните, что работа с такими химическими веществами, как фтористоводородная кислота и ТМАГ, может быть чрезвычайно опасной.

Поэтому при выполнении этой процедуры следует принимать меры предосторожности, такие как ношение средств индивидуальной защиты.