[01213366]特种MEMS制造技术及其应用

微机电系统（MEMS）技术属于先进制造技术领域重要的发展方向。绝缘体上硅（SOI）基MEMS制造技术现已成为国际上发展高端MEMS产品的主流前沿,但我国一直缺乏完备的制造平台和工艺技术,无法满足国防急需的高端MEMS产品研制的迫切需求。本项目是在国防基础研究计划等多项国家级重点项目支持下完成的MEMS制造技术的最新研究成果。 本项目自主建立了MEMS制造平台,研究开发出多套适合光学、惯性和压力等MEMS器件的完整SOI基MEMS制造工艺,为国防急需的高性能、多品种、小批量特种MEMS制造提供了重要的技术支撑。成果的主要技术内容和创新包括： 1、干湿法结合的无粘附选择性释放方法：发现了深反应离子刻蚀加工过程中Footing效应产生纳米结构的疏水特性,提出了防吸合、无粘附的表面改性技术,开发出干湿法相结合的选择性释放新工艺,摆脱了对昂贵禁运设备的依赖。 2、Lag效应可控的高深宽比同步刻蚀方法：提出了基于Lag效应可控的高深宽比结构的同步刻蚀方法,解决了不等宽结构加工及同步裂片的难题,替代了昂贵的激光加工装备。 3、横向电绝缘窄沟道隔离方法：提出了基于燕尾互锁结构及V型隔离槽的深沟道隔离填充方法,解决了机械连接和电绝缘结构协调的难题,实现了无缺陷的沟道完全填充和器件的芯片级封装,大幅提高了MEMS性能和成品率。 4、应力敏感式谐振结构及制造方法：提出了应力敏感膜片与谐振耦合结构实现高精度压力测量的方法和相应的微结构制造技术,研制出精度等级为0.01％的硅微谐振式压力传感器。 本项目获授权国家发明专利12项,发表论文62篇,获国家科学技术学术出版基金出版《微机电系统制造技术》专著1部,制订出“SOI体硅加工工艺通用技术”国家标准。国家国防科工局组织的专家鉴定认为“项目总体技术处于国际先进水平,在干湿法结合的无粘附选择性释放方法方面达到国际领先水平”。 本项目自主研制出硅微谐振式压力传感器等4种高端MEMS器件,满足了我国航空航天等领域型号工程的急需。其中,硅微谐振式压力传感器达到最高精度等级,成为“新一代战机”大气数据测量系统的换代产品;微型剪应力传感器实现了高超声速飞行器壁面剪应力的测量;微扫描镜实现了“新一代”空-空导弹中远红外谱段的分光谱成像;微推进器满足了纳米卫星姿态调整的要求。 本项目成果还在国防单位广泛应用,为中国工程物理研究院等20余家国防骨干单位提供关键器件定制加工服务,保证了相关重点型号的研制进度,取得了重要的社会效益和经济效益。其中,侵彻过载测量加速度计已经量产装备新一代武器;硅微机械陀螺用于“歼20”逃逸系统;硅冷却臂传感结构用于核聚变点火装置研制;微型雷管用于某型号的微型点火装置等。 本项目还在单兵作战系统头盔显示图像源,红外制导激光雷达等国防领域,以及便携式激光投影显示,血管显像,气象大气数据测量等民用领域展现出广阔的应用前景。