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【论文题名】 防粘连硅微电容传声器的研究
【 作  者 】 潘昕
【指导老师】 汪承灏
【学位类别】 硕士
【授予学位日期】 20060609
【授予学位单位】 中国科学院声学研究所
【关键词】 硅微电容传声器;防粘连结构;传声器背极板;电容传声器
【分类号】 TN641.2
【摘要种类】 中文文摘
【 摘  要 】 基于MEMS技术的硅微传声器是当今的一个研究热点。本论文的主要工作是具有防粘连结构的硅微电容传声器的设计以及工艺制备,并对所制备的器件进行了性能测试,对硅微传声器的特性也作了一些分析和讨论。 以往一般硅微电容传声器的制备过程中需要释放牺牲层形成空气隙,在去除腐蚀液的过程中,振动膜与硅衬底之间会因为液体的表面张力而发生粘连,极大的降低传声器的成品率。粘连是MEMS中限制成品率的第一因素。 在硅衬底上形成微突出结构,可以阻止粘连现象发生,提高传声器的成品率。以往的防粘微突出结构都是制备在上背极板结构硅微电容传声器的背极板上,或者是下背极板结构的振动膜上。但上背极板结构不易得到足够厚的背极板,而制备在振动膜上的微突出容易引起膜上应力集中而导致振动膜破裂。 本文提出在下背极板结构硅微电容传声器的背极板上形成防粘微突出结构,避免了以往两种方案的不足。并根据本实验室的工艺条件及现有基础,在论文中提出了三种在硅衬底上形成突出结构的工艺。制备方案一是利用LTO形成微突出结构,氧化锌作为牺牲层,虽然成品率很低,但该方案提出利用氧化锌反刻来消除表面不平的方法成为本文后续微突出制备工艺的基础。制备方案二则利用氮化硅形成微突出,氧化锌、LTO作为复合牺牲层,运用该法制备的硅微电容传声器,基本观察不到粘连现象,成品率大大提高。制备方案三是在第二个方案基础上进行改进,利用重硼掺杂单晶硅背极板材料形成微突出,其制作工艺简单、可重复性好,所用材料也能与IC工艺很好的兼容,粘连现象也得到很好的抑制。对这种防粘连结构的硅微电容传声器,在器件振动膜直径与气隙厚度比较小的情况下,制备得到的样品在100Hz到20kHz的工作频率范围内响应平坦,1kHz基准频率下灵敏度约为-57dB(ref.0dB=1V/Pa),取得较好的结果。最后将测量结果与理论分析进行了比较。
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