發(fā)布時(shí)間：2017-05-24 17:03

  本文關(guān)鍵詞：集成式MEMS-FAIMS芯片設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)場(chǎng)安檢、戰(zhàn)場(chǎng)分析等條件下對(duì)便攜式物質(zhì)分析儀器的迫切需求,該芯片正如上述的實(shí)際情況所需要的那樣,具有微型化、高分辨率、便攜式、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、靈敏度高、功耗小等優(yōu)點(diǎn),受到各國(guó)研究機(jī)構(gòu)的青睞。本文介紹了FAIMS傳感器工作原理,設(shè)計(jì)了FAIMS傳感器芯片,離子與載氣分子的相互作用模型,對(duì)采用MEMS工藝加工FAIMS芯片敏感頭進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)與制作。首先從離子遷移率的理論的介紹引出低場(chǎng)離子遷移率和高場(chǎng)遷移率的介紹。利用離子與載氣分子的相互作用模型的建立,進(jìn)而提出了FAIMS遷移管的工作原理,分析基于MEMS技術(shù)的FAIMS芯片的優(yōu)勢(shì)。然后通過(guò)對(duì)基于MEMS的集成式FAIMS芯片的系統(tǒng)的了解,對(duì)FAIMS平板遷移區(qū)設(shè)計(jì)的分析,設(shè)計(jì)出FAIMS遷移管的尺寸,提出了基于MEMS的集成式FAIMS芯片設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)離子遷移率的理論推導(dǎo)以及離子與載氣分子的相互作用模型的建立,進(jìn)而提出了FAIMS遷移管的工作原理,分析了基于MEMS技術(shù)的FAIMS芯片的優(yōu)勢(shì);結(jié)合基于MEMS的集成式FAIMS芯片設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)出工藝流程和光刻掩膜版圖,并對(duì)所涉及的關(guān)鍵工藝進(jìn)行了研究,已達(dá)到該芯片的設(shè)計(jì)要求,最后完成了芯片的加工與制造;利用設(shè)計(jì)出的掩模版圖完成了芯片的加工與制造,并對(duì)所制造出的芯片進(jìn)行了尺寸測(cè)試,與設(shè)計(jì)幾乎無(wú)異。
【關(guān)鍵詞】：高場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)波形離子遷移譜 離子遷移率 MEMS工藝
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 離子遷移譜技術(shù)簡(jiǎn)介9-10
• 1.3 FAIMS離子遷移技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.4 MEMS-FAIMS芯片的優(yōu)勢(shì)13-15
• 1.5 本論文的研究?jī)?nèi)容15-16
• 第二章 FAIMS傳感器工作原理16-25
• 2.1 離子遷移率16-18
• 2.1.1 低場(chǎng)離子遷移率17
• 2.1.2 高場(chǎng)離子遷移率17-18
• 2.2 離子與載氣分子的相互作用模型18-20
• 2.2.1 剛性球模型18-19
• 2.2.3 極化極限模型19-20
• 2.2.4 硬核勢(shì)能模型20
• 2.3 FAIMS工作原理20-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 FAIMS傳感器的芯片設(shè)計(jì)25-41
• 3.1 離子源的選擇26-27
• 3.2 FAIMS平板遷移區(qū)設(shè)計(jì)27-32
• 3.2.1 遷移區(qū)內(nèi)的擊穿電壓28-29
• 3.2.2 遷移區(qū)內(nèi)平行板的形變分析及仿真29-32
• 3.3 FAIMS遷移管尺寸的研究32-40
• 3.3.1 電離之后到達(dá)遷移區(qū)的比例系數(shù)32-33
• 3.3.2 離子通過(guò)遷移區(qū)的比例系數(shù)33-36
• 3.3.3 離子復(fù)合比例系數(shù)36-38
• 3.3.4 驗(yàn)證FAIMS遷移管的尺寸設(shè)計(jì)的合理性38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 FAIMS芯片敏感頭的工藝研究41-62
• 4.1 FAIMS芯片敏感頭的工藝流程簡(jiǎn)介41-45
• 4.1.1 玻璃的微加工設(shè)計(jì)42-43
• 4.1.2 硅的微加工設(shè)計(jì)43-44
• 4.1.3 硅玻璃鍵合后整體的微加工設(shè)計(jì)44-45
• 4.2 FAIMS芯片敏感頭的關(guān)鍵工藝45-55
• 4.2.1 玻璃通孔互連工藝45-49
• 4.2.2 陽(yáng)極鍵合工藝49-52
• 4.2.3 硅深刻蝕工藝52-55
• 4.3 FAIMS芯片敏感頭的光刻掩模版圖設(shè)計(jì)55-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 FAIMS芯片敏感頭的制作62-79
• 5.1 玻璃結(jié)構(gòu)制作工藝62-72
• 5.1.1 玻璃正面刻蝕淺槽、背面劃片槽62-69
• 5.1.2 玻璃正面加工深槽、玻璃背面打孔69-70
• 5.1.3 玻璃正面腐蝕電極70-72
• 5.2 硅結(jié)構(gòu)制作工藝72-75
• 5.2.1 硅正面刻蝕劃片槽72-74
• 5.2.2 硅背面蒸發(fā)金屬電極74
• 5.2.3 硅正面刻蝕遷移區(qū)74-75
• 5.3 硅玻璃結(jié)合后制作工藝75-77
• 5.3.1 陽(yáng)極鍵合工藝75-76
• 5.3.2 玻璃背面剝離焊盤(pán)76
• 5.3.3 芯片進(jìn)行退火、劃片76-77
• 5.4 FAIMS芯片的尺寸測(cè)試77-78
• 5.4.1 玻璃部分77
• 5.4.2 硅部分77-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 第六章 總結(jié)79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士期間學(xué)術(shù)成果情況84-85
• 致謝85-86

【參考文獻(xiàn)】

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